UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO
FACULTAD DE INGENIERÍA
RESPUESTA HIDROLÓGICA DE TECHOS VERDES EN EDIFICIOS
URBANOS DE REGIONES SEMIÁRIDAS EN FUNCIÓN DE LAS
PROPIEDADES FÍSICAS Y LA HUMEDAD ANTECEDENTE DEL
SUSTRATO
TESIS
Que como parte de los requisitos para obtener el grado de:
MAESTRO EN CIENCIAS
(RECURSOS HÍDRICOS Y AMBIENTAL)
Presenta:
CARLOS ANDRÉS CASTAÑO VARGAS
Dirigida por:
DR. EUSEBIO JR. VENTURA RAMOS
Santiago de Querétaro, Qro., Abril de 2011
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
i
RESUMEN
El propósito de este estudio es evaluar y proveer datos técnicos sobre la respuesta
hidrológica de techos verdes, con la mezclas de sustratos (Vermicomposta, suelo y arenilla
pómez). De cinco mezclas, se escogió la M-4 (20% vermicomposta, 20% pómez y 60%
suelo). Posteriormente la M-4 se evaluó en condiciones de lluvia simulada para tres
espesores; 5, 7.5 y 12.5 cm, con intensidad de lluvia aplicada en tres magnitudes diferentes
de una hora de duración, clasificadas como; baja, media y alta. El porcentaje de humedad
antecedente es clasificado por el análisis de media (ANOM) para determinar si la muestra
es; seca, húmeda y/o saturada definido por los siguientes rango (10-33.65, 33.66-37 y
37.01-59%). Los resultados mostraron que el espesor de 5 y 7.5cm responden de forma
similar con diferencias intensidades promedio; baja (18.09 mm/h), media (52.54 mm/h) y
alta (81.83 mm/h) con coeficientes de escurrimiento observados en condición de humedad
clasificada como; “Seca” de 0.88 y 0.80, “Húmeda” de 0.90, 0.89 y “Saturada” de 0.93,
0.91, y tasa de infiltración máxima de 1.40, 1.86 cm/h, demostrando así diferencias pocos
significativa (p < 0.05). El espesor 12.5 cm presento la mayor tasa de infiltración, tiempo
de concentración, volumen de retención y menor escurrimiento. Se observó los coeficientes
de escurrimiento en condiciones de humedad clasificada como; “Seca” de 0.18, “Húmedo”
de 0.35 y “Saturado” de 0.48. Los resultados en condición natural para el techo verde se
desarrolló con el espesor 12.5 cm. Desde el 01 de septiembre al 31 de diciembre 2010,
registrando cuatro eventos de lluvia de lámina acumulada de 16, 6 6.8 y 44.5mm, con
duraciones de 40, 50, 115 y 60 min y humedades antecedentes clasificadas como “Seca”.
Demostró coeficientes de escurrimiento en el mismo orden de lluvia acumulada de 0.09, 0,
0 y 0.29 y tasas de infiltración de 1.35, 0.52, 0.59 y 3.15 cm/h. La validación de los datos
con el uso de funciones de ajuste para predecir los datos de coeficiente de escurrimiento y
tasa de infiltración, demostró una efectividad del 88 y 95% en su predicción. Se concluye
que un techo verde de espesor de 12.5cm con mezcla M-4 en intensidades de lluvia de
clasificación “Media” de promedio 52.54 mm/h, puede generar una retención del 85% del
volumen total, con un coeficiente de escurrimiento de 0.15 y una tasa de infiltración
máxima de 3.11 cm/h, por lo tanto es una práctica de buen de manejo (BMP´s).
(Palabras Clave: Techo verde, Respuesta hidrológica, coef. de escurrimiento, tasa de
infiltración, prácticas de buen manejo).
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
ii
SUMMARY
The purpose of this study is to evaluate and provide technical data on the hydrological
response of green roofs, with mixtures of substrates (Vermicomposta, suelo and arenilla
pómez). Five mixtures, we chose the M-4 (20% vermicomposta, 20% suelo 60% and
arenilla pómez). Subsequently, the M-4 was assessed in simulated rain conditions for three
thicknesses, 5, 7.5 and 12.5 cm, with rainfall intensity applied in three different magnitudes
of one hour, classified as; low, medium and high. The antecedent moisture content is
classified by the analysis of mean (ANOM), to determine if the sample is, dry, wet and/or
saturated defined by the following range (10-33.65, 33.66-37 and 37.01-59%). The results
showed that the thickness of 5 to 7.5cm respond similarly to differences in average
intensities, Low 9.18 mm/h, Medium 52.54 mm/h and high 81.83 mm/h with runoff
coefficients observed in condition moisture classified as: "Dry" 0.88 and 0.80, "Wet" 0.90,
0.89 and "Saturated" of 0.93, 0.91, and maximum infiltration rate of 1.4, 1.86 cm/h,
showing few significant differences (p < 0.05). The 12.5 cm thickness had the highest
infiltration rate, time of concentration, retention volume and less runoff. It was observed
runoff coefficients in wet conditions classified as: "Dry" 0.18, "Wet" 0.35 and "Overdrive"
0.48. Results in natural condition for the green roof was developed with the 12.5 cm
thick. From 01 September to 31 December 2010, scoring four rain events cumulative depth
of 16, 6 6.8 and 44.5mm, with durations of 40, 50, 115 and 60 min and humidity records
classified as "Dry." Showed runoff coefficients in the same order of accumulated rainfall of
0.09, 0, 0, 0.29 and infiltration rates of 1.35, 0.52, 0.59 and 3.15 cm/h. The validation of the
data with the use of fitting functions to predict the data rate of runoff and infiltration rate,
showed an effectiveness of 88 and 95% in his prediction. We conclude that a thick green
roof with mix 12.5cm M-4 in rainfall intensity rating "Medium" averaged 52.54 mm/h, can
generate a reduction of 85% of total volume, with a runoff coefficient of 0.15 and a
maximum leakage rate of 3.11 cm/h, therefore it is good management practice (BMP's).
(Keywords: Green roof, Hydrologica response, coef. runoff, infiltration rate, BMP´s).
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
iii
DEDICATORIA
Me gustaría dedicar esta tesis primero a Dios, nuestro señor y en segundo a toda mi familia.
Para mi madre Clara Lucia y abuela materna Leonor, por su comprensión, ayuda y
oraciones en momentos difíciles. Me han enseñado a encarar las adversidades sin perder
nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. Me han dado todo lo que soy como persona,
mis valores, principios, perseverancia y honestidad, y todo ello con una gran dosis de
amor.
Para mi novia y futura esposa Carolina, a ella especialmente dedico esta Tesis. Por su
paciencia, comprensión, empeño, fuerza, amor y por ser tal y como es, ... porque la quiero y
agradezco enormemente que esté a mi lado. Es la persona que más directamente ha sufrido
las consecuencias del trabajo realizado. Realmente ella me llena por dentro para conseguir
un equilibrio que me permita dar el máximo de mí. Nunca le podré estar suficientemente
agradecido.
Para mi tío hermano Juan Manuel y Joaquín. Agradezco haber aprendido de ellos, el amor
hacia el trabajo y el compromiso de hacer las cosas bien, aunque sea en el intento.
Para mi hermana Gabriela, la cual agradezco la compañía brindada en los momentos en que
los requerí.
Para mi abuelo paterno Oscar. Quien siempre enseño con el ejemplo y no con retorica
hacia el respeto y amor a la familia.
A todo ellos.
Muchas gracias de todo corazón.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
iv
AGRADECIMIENTO
Primero y como más importante, me gustaría agradecer sinceramente a mi director de
Tesis, Dr. Eusebio Jr. Ventura, su esfuerzo y dedicación. Sus conocimientos, sus
orientaciones, su persistencia, su paciencia y su motivación han sido fundamentales para mi
formación como investigador. Él ha inculcado en mí un sentido de responsabilidad y rigor
académico sin los cuales no podría tener una formación completa.
También me gustaría agradecer los consejos recibidos a lo largo de los últimos años por
otros profesores del Departamento de Ingeniería de la UAQ, que de una manera u otra han
aportado su granito de arena a mi formación. En especial al Dr. Nicolás Caballero, quien
era Sinodal de esta tesis y que Dios guarde su alma.
Y por último, pero no menos importante, estaré eternamente agradecido a mis compañeros
de estudio por su ayuda y colaboración en la tesis a: M.C. Arturo aguado, Flor Rodríguez,
Gerardo Núñez y Leandro.
A la Universidad Autónoma de Querétaro, Facultad de Ingeniería.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
v
ÍNDICE
ÍNDICE DE FIGURAS ..................................................................................................... vii
ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................ xi
I. INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO ........................... 1
1.2 ANTECEDENTES ................................................................................................ 3
1.3 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................. 6
1.4 OBJETIVOS E HIPÓTESIS ................................................................................... 7
1.4.1 Objetivo general ............................................................................................... 7
1.4.2 Objetivos específicos ........................................................................................ 7
1.4.3 Hipótesis ........................................................................................................... 8
II. REVISIÓN DE LITERATURA ....................................................................................... 9
2.1 CICLO HIDROLÓGICO ........................................................................................ 9
2.2 RELACIÓN LLUVIA – ESCURRIMIENTO ............................................................. 11
2.2.1 Método de la SCS ........................................................................................... 11
2.2.2 Método Racional ............................................................................................ 13
2.3 HIDROGRAMA ............................................................................................... 14
2.3.1 Hidrograma Unitario....................................................................................... 14
2.4 CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN EN LA MEZCLA ................................................. 19
2.5 TÉCNICAS MULTIVARIADAS ............................................................................ 22
III. METODOLOGÍA ................................................................................................. 24
3.1 SELECCIÓN DE LA MEZCLA .............................................................................. 24
3.1.1 Formulación y caracterización de la mezcla................................................... 24
3.1.2 Evaluación de las propiedades hidro-físicas. .................................................. 25
3.1.3 Técnicas multivariadas ................................................................................... 30
3.2 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA SIMULADA .................................................. 31
3.2.1 Determinar los parámetros y variables de interés para el experimento .......... 31
3.2.2 Simulador de lluvia ......................................................................................... 31
3.2.1 Cajas de escorrentía ........................................................................................ 32
3.2.2 Variables de respuesta .................................................................................... 33
3.3 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA NATURAL .................................................... 35
3.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO ................................................................................... 37
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
vi
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................ 38
3.5 SELECCION DE LA MEZCLA .............................................................................. 38
3.5.1 Selección de tres sustratos .............................................................................. 38
3.5.2 Medición de las propiedades hidro-físicas. .................................................... 39
3.5.3 Análisis estadístico y Multivariado ................................................................ 40
3.6 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA SIMULADA .................................................. 42
3.6.1 Variables de entrada al sistema (Precipitación y Humedad antecedente) ...... 42
3.6.2 Variables de salida o respuesta (Escurrimiento directo y Nivel de infiltración)
........................................................................................................................ 44
3.6.3 Funciones de ajuste pare el coeficiente de escurrimiento e infiltración en
diferentes humedades antecedentes de la mezcla M-4 del espesor 12.5 cm a tratar. .... 60
3.7 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA NATURAL .................................................... 64
3.7.1 Eventos de lluvias durante el periodo de experimentación de techo verde bajo
condiciones naturales .................................................................................................... 64
3.8 VALIDACIÓN DE DATOS DE CONDICIONES NATURALES VS SIMULADAS ........... 68
3.8.1 Validación de los cuatro eventos de lluvia natural. ........................................ 68
3.9 ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO ...................................................................... 71
3.9.1 Conceptos para la realización de una mezcla M-4 ......................................... 71
V. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 72
VI. REFERENCIAS .................................................................................................... 74
ANEXO DIGITAL ........................................................................................................... 78
ANEXO A ........................................................................................................................
ANEXO B.........................................................................................................................
ANEXO C .........................................................................................................................
ANEXO D ........................................................................................................................
ANEXO E .........................................................................................................................
ANEXO F .........................................................................................................................
ANEXO G ........................................................................................................................
1
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2-1.Fases del Ciclo hidrológico. Fuente: Estudios geológicos de Estados Unidos (por
su siglas en inglés USGS) ....................................................................................................... 9
Figura 2-2. Zonas de humedad durante la infiltración.......................................................... 10
Figura 2-3. Aplicación de la convolución discreta a la salida de un sistema lineal. ............ 10
Figura 2-4. Niveles de contenido de agua en función de la humedad antecedente e
infiltración durante el evento. ............................................................................................... 20
Figura 2-5. Intervalo de humedad disponible ....................................................................... 22
Figura 2-6. Técnicas multivariadas ...................................................................................... 23
Figura 3-1. Proporción de sustrato para la composición de la mezcla.. ............................... 26
Figura 3-2. Procedimiento para conocer el porcentaje de humedad de las mezclas. ........... 26
Figura 3-3. Procedimiento para conocer densidad aparente de las mezclas. ........................ 27
Figura 3-4. Procedimiento para determinar la densidad de partículas de las mezclas. ........ 27
Figura 3-5. Procedimiento para determinar la Capacidad de Campo de las mezclas. .......... 30
Figura 3-6. Simulador Tipo Norton.. .................................................................................... 30
Figura 3-7. Proceso de instalación de cajas de escorrentía, geomenbrana, pendiente y los
tres espesores de estudio. ...................................................................................................... 32
Figura 3-8. Procedimiento aplicado en condiciones simuladas para el registro de datos de
precipitación, % de humedad, y escurrimiento..................................................................... 34
Figura 3-9. Vista Planta (abajo) y perfil (arriba) de los Techos verdes en la azotea del
edificio H de posgrado de la UAQ. De facultad de Ingeniería ............................................ 35
Figura 3-10. Vista perfil del techo verde con el sistema de almacenamiento de
escurrimiento. ....................................................................................................................... 36
Figura3-11. Equipo de monitoreo a) Nivel de columna de agua (tinaco) b)Watermark, c)
Pluviómetro y d) Estación Meteorológica Automatizada (EMA) Davis UAQ. ................... 37
Figura 4-1. Vasos precipitados con sustratos (arcilla, composta, pómez y tezontle). .......... 38
Figura 4-2. Dendograma de grupo homogéneos de mezclas en función de las propiedades.
.............................................................................................................................................. 41
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
viii
Figura 4-3. Mezcla M-4 seleccionada. ................................................................................. 42
Figura 4-4. Calibración del parámetro de precipitación del simulador Norton. ................... 42
Figura 4-5. Hietograma de lluvia simulada aplicada a intensidades (Baja, media y alta) .... 43
Figura 4-6. Clasificación de humedad en condición inicial; Seca, Húmeda o Saturada ...... 44
Figura 4-7. Escurrimientos de los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm, bajo intensidad baja en
condición seca....................................................................................................................... 45
Figura 4-8. Distribución del escurrimiento para una intensidad promedio de 19.8mm/h en
condición seca....................................................................................................................... 45
Figura 4-9.Respuesta hidrológica bajo una intensidad de MEDIA en condición SECA. .... 46
Figura 4-10. Distribución del escurrimiento para una intensidad MEDIA en condición
SECA. ................................................................................................................................... 46
Figura 4-11.Respuesta hidrológica bajo una intensidad de ALTA en condición SECA. ..... 47
Figura 4-12. Distribución del escurrimiento para una intensidad ALTA en condición SECA.
.............................................................................................................................................. 48
Figura 4-13.Resumen de respuesta hidrológica en condición de humedad antecedente
SECA para los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm para intensidades de lluvia Baja, Media y
Alta. ...................................................................................................................................... 49
Figura 4-14. Resumen la distribución del escurrimiento para condición de humedad SECA
de los espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm para intensidades lluvia Baja, Media y Alta............... 49
Figura 4-15.Resumen de respuesta hidrológica en condición de humedad antecedente
HÚMEDA, de los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm para intensidades Baja, Media y Alta. .... 51
Figura 4-16. Resumen distribución del escurrimiento en condición de humedad antecedente
HÚMEDA de los espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm para intensidad Baja, Media y Alta. ........ 51
Figura 4-17.Resumen de respuesta hidrológica en condición de humedad antecedente
SATURADA, de los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm para intensidades Baja, Media y Alta. 53
Figura 4-18. Resumen de distribución de escurrimiento en condición de humedad
antecedente SATURADA de los espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm para intensidades Baja,
Media y Alta. ........................................................................................................................ 53
Figura 4-19. Niveles iniciales para condición de humedad antecedente SECA de los
espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm, con intensidades Baja, Media y Alta. .................................. 55
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
ix
Figura 4-20. Niveles de infiltración para el espesor 5cm para intensidades Baja, Media y
Alta. ...................................................................................................................................... 55
Figura 4-21. Tasa de infiltración del espesor 7.5cm para intensidades Baja, Media y Alta. 56
Figura 4-22. Tasa de infiltración del espesor 12.5cm para intensidades Baja, Media y Alta.
.............................................................................................................................................. 57
Figura 4-23. Niveles iniciales para condición de humedad antecedente HÚMEDA de los
espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm, con intensidades Baja, Media y Alta. .................................. 58
Figura 4-24. Infiltración acumulada en los espesores 5, 7.5 y 12.5cm para intensidades
Baja, Media y Alta. ............................................................................................................... 58
Figura 4-25. Niveles iniciales para condición de humedad antecedente SATURADA de los
espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm, con intensidades Baja, Media y Alta. .................................. 59
Figura 4-26. Infiltración acumulada en los espesores 5, 7.5 y 12.5cm para intensidades
Baja, Media y Alta. ............................................................................................................... 60
Figura 4-27. Función de ajuste para la tasa de infiltración en función de la lámina
acumulada en condición de humedad antecedente clasificada como “SECA”, (-0.995362 +
0.184455*Lám.acum-0.00195602*Lám.acum2) .................................................................. 60
Figura 4-28. Función de ajuste para el coeficiente de escurrimiento en función de la
intensidad de lluvia en condición de humedad antecedente clasificada como “SECA”.
(0.0215499-0.00209076*Int+ 0.00016496*Int2) ................................................................. 61
Figura 4-29. Función de ajuste para la tasa de infiltración en función de la intensidad de
lluvia aplicada a la mezcla M-4 en condición de humedad antecedente clasificada como
“HÚMEDA”. (0.271336 + 0.0516141*Lám.Acum-0.000458543*Lám.Acum2) ................ 61
Figura 4-30. Función de ajuste para el coeficiente de escurrimiento en función de la
intensidad de lluvia aplicada en condición de humedad antecedente clasificada como
“HÚMEDA”, de espesor 12.5 cm. (0.300075 + 0.0120828*Int-0.0000675283*Int2) ........ 62
Figura 4-31. Función de ajuste de la tasa de infiltración en función de la intensidad de
lluvia aplicada a la mezcla M-4 en condición de humedad antecedente clasificada como
“SATURADA”. (1.66945-0.0509846*Lám.acum + 0.000583614*Lám.acum2) ................ 62
Figura 4-32. Función de ajuste para el coeficiente de escurrimiento en función de la
intensidad de lluvia aplicada en condición de humedad antecedente clasificada como
“SATURADA”, de espesor 12.5 cm. (0.106786 + 0.0275254*Int-0.000211985*Int2) ...... 63
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
x
Figura 4-33. Numero de eventos desde septiembre a Diciembre 31 de 2010. Fuente:
Instalaciones de la CEA, Querétaro colgado en la página web:
http://www.wunderground.com. ........................................................................................... 64
Figura 4-34. Respuesta hidrológica del techo verde el 09 de septiembre de 2010............... 65
Figura 4-35. Respuesta hidrológica del techo verde el 19 de septiembre de 2010............... 65
Figura 4-36. Respuesta hidrológica del techo verde el 20 de septiembre de 2010............... 66
Figura 4-37. Respuesta hidrológica del techo verde el 21 de septiembre de 2010............... 67
Figura 4-38. Niveles de infiltración de cada evento de lluvia registrado ............................. 67
Figura 4-39. Distribución de los datos de Coef. De escurrimiento natural Vs simulado. .... 70
Figura 4-40. Distribución de los datos de Tasa de infiltración obtenidos en condición
natural Vs Simulado. ............................................................................................................ 70
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
xi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2-1. Coeficientes de rugosidad de Manning para flujo laminar y concentrado. Fuente:
SCS, 1986 y McCuen, 1989 ................................................................................................. 18
Tabla 4-1. Densidad aparente de los sustratos seleccionados para el experimento 39
Tabla 4-2. Propiedades hidro-físicas promedio de las mezclas ............................................ 39
Tabla 4-3. Descripción estadística de las propiedades hidro-físicas de las mezclas ............ 40
Tabla 4-4. Coeficientes de escurrimiento promedio (adimensional). ................................... 68
Tabla 4-5. Tasas de infiltración máxima promedio (cm/h). ................................................ 68
Tabla 4-6. Validación de datos natural Vs simulado para condicen de humedad antecedente
clasificada como “SECA”. ................................................................................................... 69
Tabla 4-7. Análisis unitario de techo verde aplicado a la mezcla M-4 ............................... 71
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
I. INTRODUCCIÓN
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA E IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
En la actualidad existe una gran preocupación acerca de las consecuencias del
crecimiento poblacional, tanto en el ambiente y en el desarrollo social y económico. En el
siglo XX la población mundial aumentó de 1,600 a 6,100 millones de habitantes, con un
incremento en las últimas dos décadas de alrededor de 2,000 millones de personas, lo que
lo sitúa como el periodo de mayor crecimiento jamás registrado (Lutz et al., 2004). Es muy
probable que el tamaño de la población aumente en al menos otros 2,000 habitantes hasta
alcanzar los 8,000 millones y, aunque se espera que para la segunda mitad del siglo XXI la
expansión de la población mundial disminuya (Lutz et al., 2004), la inercia de este
crecimiento poblacional demanda la creación de zonas habitacionales, lo que traerá como
consecuencia la expansión del área urbana (Mulder, 2006).
La urbanización no solo está relacionada con el crecimiento poblacional, sino
también con el crecimiento económico (Herderson, 2003). De hecho, desde siempre las
ciudades han sido consideradas como polos de desarrollo (Molotoch, 1976), donde
confluyen la industria y los servicios, así como, la población proveniente de las zonas
rurales. En años recientes la migración de las zonas rurales hacia las urbanas, ha sido un
fenómeno que ocurre no solamente a nivel mundial (Lucas, 2004), sino también en
Latinoamérica (Cerruti y Bertoncello, 2003); sin que México sea la excepción (Ruíz, 1999).
En nuestro país, la población urbana aumentó de 18,458,000 a 71,069,000 habitantes en el
periodo de 1960 a 1990. Según datos reportados por INEGI, la población urbana en el 2005
para México era de 75´898,590 habitantes, el 76.5% de la población total, mientras que la
rural 27´364,798 habitantes, correspondía al 23.5%. La urbanización y el desarrollo
económico social han alterado dramáticamente el paisaje natural, al reemplazar la
cobertura de los terrenos con materiales que impermeabilizan las superficies, lo que se
refleja en un incremento en la escorrentía entre otros impactos, y genera una preocupación
ambiental y económica de consideración (Robertson, 2006). Los cambios en el uso de suelo
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
2
y la cobertura vegetal pueden tener cuatro impactos directos sobre el ciclo hidrológico y la
calidad del agua: Inundaciones, sequias, cambios en los regímenes hídricos de ríos y
acuíferos, y efectos en la calidad del agua (Rogers, 1994). El incremento en las superficies
impermeables debido a la urbanización, reduce el tiempo de respuesta hidrológica, con lo
que se generan picos y volúmenes de escurrimientos mayores cuando se presentan los
eventos de precipitación (Shuster et al., 2005). Esto causa potencialmente inundaciones en
las zonas urbanas, principalmente cuando estas se localizan en zonas de depresión
topográfica (Novotny et al., 2000).
Existen elementos urbanos como las calles, que difícilmente pueden ser manejados
para mitigar las inundaciones. Afortunadamente, hay áreas que permiten realizar
modificaciones o adiciones para disminuir el efecto del escurrimiento, entre los que se
destacan los techos de las edificaciones. Cuando se establece vegetación en dichas
estructuras, se definen como “Techos Verdes”, y pueden ser utilizadas como una estrategia
para la mitigación del escurrimiento de aguas pluviales en zonas urbanas (Monterusso et
al., 2004; Moran et al., 2003; Rowe et al., 2003; Shade, 2000). Adicionalmente, los techos
verdes ofrecen muchos beneficios más, entre los que se destacan el aislamiento térmico de
los edificios y en consecuencia, el ahorro de energía (Niachou et al., 2001;Wong et al.,
2003); el incremento de la vida útil de los techos por la protección contra los rayos
ultravioleta, temperaturas extremas, y la fluctuación rápida de temperaturas (Giesel, 2001);
la mejora estética del paisaje y el ambiente urbano; y la reducción del efecto de la isla de
calor urbana (Dimoudi and Nikolopoulou, 2003; Wong et al., 2003).
Sin embargo, hay poca información sobre el funcionamiento y la respuesta
hidrológica de techos verdes en regiones semiáridas; en específico para el caso de México.
Adicionalmente, pocos estudios consideran la resistencia permisible para estas estructuras a
fin de evitar sobre pesos no considerados y riesgos de colapso. Este estudio considera la
evaluación de la respuesta hidrológica de techos verdes en edificios urbanos en función de
modificaciones en las propiedades del sustrato, así como, las condiciones hidrológicas
iníciales (seco, húmedo y saturado), como una contribución a la generación de
conocimiento sobre el tema, al entendimiento del fenómeno hidrológico en zonas urbanas y
a la generación de alternativas para la mitigación de inundaciones en zonas urbanas.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
3
1.2 ANTECEDENTES
La tecnología de los techos verdes ofrece una alternativa para la regulación del
funcionamiento hidrológico en cuencas urbanas al involucrar el crecimiento de plantas, con
lo que se remplaza la vegetación original que fue destruida durante el proceso de
construcción. De acuerdo con Getter y Rowe (2006), los techos verdes no son una idea
nueva; de hecho, los primeros jardines por encima del terreno natural fueron los colgantes
de Babilonia, construidos alrededor del año 500 A.C. Durante la edad media y el
renacimiento, los jardines en techos eran construidos por los ricos, aunque los monjes
Benedictinos también los desarrollaron. Entre los años 1,600 y 1,800, los Noruegos cubrían
los techos con suelo para el aislamiento de sus casas, y sobre ellos plantaban pastos y otras
especies para su estabilización. Alemania se considera el lugar de origen de los modernos
techos verdes. De acuerdo con Kohlery Keely (2005), H. Koch desarrolló un método para
reducir el riesgo de incendio en casas mediante el cubrimiento de los techos con arena y
grava sobrepuesta. Naturalmente las semillas colonizaron dichos techos y eventualmente
formaron jardines. Muchos de estos techos todavía permanecen intactos y completamente
impermeables al agua.
En la actualidad, los techos verdes se han implementado satisfactoriamente en
Europa, Asía y Norte América y son una industria potencial para Latinoamérica. En los
Estados Unidos de América y Canadá, se han construido techos y azoteas verdes, y
evaluado sus efectos en climas extremos (Davis et al., 2008; Connelly y Liu, 2005;
Lanham, 2007). Los techos verdes también se han evaluado exitosamente en países de
clima frío como Escandinavia, Suiza, Islandia y Alemania (Bass, 2007; Connelly y Liu,
2005; Lerum, 2004; Roberts, 2008). En países de clima cálido como Brasil y con veranos
calurosos y húmedos como Japón (Yu y Hien, 2006; Vecchia et al., 2001), los techos
verders se han utilizado para la mitigacion de los efectos termicos. En China, un país con
alta densidad de población, se construyen techos verdes para aumentar las áreas de
esparcimiento en las zonas urbanas.
Los asiáticos ven a los techos verdes como elementos estructurales con beneficios
relacionados con características funcionales y estéticas (Jian et al., 2006). Sin embargo, el
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
4
mayor beneficio ambiental que proporciona los techos verdes, en adición a la regulación
térmica, es la reducción de los volúmenes y picos de escurrimiento de las aguas pluviales,
Getter y Rowe (2006), ya que la mayor parte de la precipitación es capturada en el medio o
sustrato de crecimiento y por la vegetación, para posteriormente ser evapotranspirada a la
atmósfera. Los techos verdes pueden reducir el escurrimiento desde un 60% a un 100%,
dependiendo del tipo de techo verde implementado (DeNardo et al., 2005).
Los techos verdes pueden ser considerados como almacenamientos in situ, y como
una de las mejores prácticas de regulación del ciclo hidrológico. En Bangi (Malasia),
Ahmad et al. (2006) encontraron que el eco-techo colocado en la Universidad Kebangsaan
(UKM) retrasó la ocurrencia del flujo pico y su magnitud, y mejoró la calidad del agua
mediante el proceso de infiltración. En su estudio una lámina de 9.8 mm de precipitación
fue interceptada totalmente antes de que se produjera escurrimiento del techo verde con una
profundidad de suelo de 16 cm.
Hathaway et al. (2008) encontraron resultados similares en techos verdes con 75 y
100 mm de profundidad del sustrato. Hasta un 64% del total de precipitación fue retenido
en los techos verdes, mientras que las reducciones en el flujo pico promedio alcanzaron
valores de hasta un 75%, con un retraso substancial en el tiempo de ocurrencia. En muchos
eventos de lluvia el inicio del escurrimiento en los techos verdes se dio varias horas
después de iniciada la lluvia. Esto indica que el uso de techos verdes puede ser una Mejor
Práctica de Manejo (BMP por sus siglas en Ingles) para la retención del agua de lluvia y la
regulación del ciclo hidrológico.
El efecto de la superficie, la pendiente y la profundidad del sustrato en la retención
del agua de lluvia fue evaluado por VanWoert et al. (2005). En promedio, el uso de grava
sin vegetación en la superficie del techo retuvo un 27% del total de la precipitación,
mientras que un sustrato compuesto de vermiculita, arena, dolomita, composta y gallinaza,
retuvo un 50% del total de lluvia, durante un periodo de 14 meses. El establecimiento de
vegetación en este sustrato incrementó la retención promedio a un 61%. Para evento de
magnitud media, estos tratamientos pueden retener hasta un 34, 80 y 82%, respectivamente.
El estudio también encontró que para una misma profundidad del sustrato, el porcentaje de
retención de la lluvia aumentó de 66 a 71% cuando la pendiente del techo se redujo del 6.5
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
5
al 2%. La combinación de una reducción en la pendiente y un incremento en el espesor del
sustrato claramente redujeron la cantidad total de escurrimiento. Los sistemas de techos
verdes vegetados no solamente redujeron el escurrimiento de las aguas pluviales, sino que
extendieron su duración más allá de la ocurrencia del evento de la lluvia.
Moran (2004), realizó un estudio de campo para evaluar la cantidad y calidad del
escurrimiento, así como, el crecimiento de vegetación en techos verdes de Carolina del
Norte. Para el periodo completo de monitoreo, los techos verdes estudiados retuvieron
alrededor del 62.5% del total de la precipitación, y el flujo pico fue reducido de un 78 a
87%, dependiendo de las características del techo verde. El crecimiento de plantas fue
mayor en el sustrato de 10.2 cm comparado con el de 5.1 cm. Hilten et al. (2008),
modelaron el escurrimiento de aguas pluviales provenientes de techos verdes con
HYDRUS-1D, los resultados de la simulación fueron verificados con datos medidos; el
estudio revelo que la lámina de lluvia por evento, influye significativamente en el
desempeño de los techos verdes para la mitigación del escurrimiento. Un techo verde
modular con 10 cm de espesor de sustrato, compuesto de 80% de vermiculita y 20% de
materia orgánica, proporcionó una retención completa para tormentas de hasta 20 mm y un
retardamiento o detención de la escorrentía de aproximadamente 12 horas para eventos de
lluvia de entre 50 y 80 mm, cuando el contenido de humedad inicial del suelo fue de 10%.
Los techos verdes pueden ser una efectiva Práctica de Buen Manejo (PBM) para la
reducción del escurrimiento de superficies de techos en áreas altamente urbanizadas.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
6
1.3 JUSTIFICACIÓN
En años recientes, el crecimiento de las ciudades ha originado un cambio en las
condiciones superficiales de los terrenos, de áreas con vegetación natural promotoras de la
infiltración del agua de lluvia y de la recarga de acuíferos, a superficies de construcción y
pavimentadas que aumentan la producción de escurrimientos y causan inundaciones en las
partes bajas. El uso de vegetación en los techos de casas y edificios urbanos puede ser una
buena práctica de manejo de las aguas de lluvia. Este tipo de estructuras se denominan
techos verdes, y los beneficios hidrológicos que pueden generar son: disminución de
volumen de escurrimiento, aumento en el tiempo de concentración, intercepción del agua
de lluvia y en general, regulación del ciclo hidrológico.
Es importante estudiar la respuesta hidrológica de los techos verdes en áreas urbanas
de zonas semiáridas, donde las precipitaciones tienen características específicas de
ocurrencia y torrencialidad. Así mismo, se necesita profundizar en conocimiento del
funcionamiento de techos verdes para diferentes condiciones de humedad antecedente, y
cómo las características del sustrato, tales como la porosidad y espesor interactúan y
definen la respuesta hidrológica de estos componentes. Estas interrogantes se plantean
como parte de este estudio, que en general se considera como una contribución a la
implementación de Mejores Prácticas de Manejo para la regulación hidrológica en zonas
urbanas bajo un enfoque ambiental y sustentable.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
7
1.4 OBJETIVOS E HIPÓTESIS
1.4.1 Objetivo general
Evaluar la respuesta hidrológica de techos verdes, con diferentes propiedades hidro-
físicas, ante eventos de lluvia simulada y natural de diferente magnitud, y para diferentes
condiciones de humedad antecedente; como una alternativa para la mitigación de las
inundaciones y la regulación del escurrimiento en áreas urbanas.
1.4.2 Objetivos específicos
i. Seleccionar la mejor mezcla de sustrato para techos verdes utilizando materiales de
la región (suelo arcilloso, arenilla pómez y composta) en función de sus propiedades
hidro-físicas y estadísticas.
ii. Evaluar bajo lluvia simulada, la respuesta hidrológica (hidrograma de salida) de
sustratos para techos verdes con espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm, bajo tres diferentes
condiciones de humedad antecedente (seco, húmedo y saturado) y para tres
intensidades promedio de tormenta (18, 50 y 80 mm/h).
iii. Evaluar en condiciones naturales, el escurrimiento y la precipitación del evento en
el techo verde, con el espesor seleccionado previamente de las condiciones
simuladas en función de su respuesta hidrológica.
iv. Validar los datos de escurrimiento e infiltración provenientes de la condición natural
y simulada.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
8
1.4.3 Hipótesis
La respuesta hidrológica de techos verdes en zonas urbanas de regiones semiáridas, es
una función de las características del sustrato, tales como la porosidad, el espesor, y la
capacidad de retención de humedad, y de las características de las tormentas,
principalmente lámina e intensidad. La combinación de sustratos porosos capaces de
maximizar la retención del agua de lluvia y mayores espesores de los mismos, reduce el
volumen de escurrimiento, disminuye el flujo pico y alarga su tiempo de ocurrencia, y
extiende la curva de recesión de los hidrogramas de salida en techos verdes, por lo que
estas estructuras pueden ser Prácticas de Buen Manejo para la regulación de la respuesta
hidrológica en zonas urbanas de regiones semiáridas.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
9
II. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1 CICLO HIDROLÓGICO
Aunque en realidad el ciclo hidrológico no tiene un inicio específico, en la Figura 2-1. Se
muestra en forma esquemática como el agua se evapora desde reservorios de agua y la superficie
terrestre, para volverse parte de la atmosfera; el vapor de agua se transporta y se eleva en la
atmosfera hasta condensarse y precipita sobre la superficie terrestre o los océanos. El agua
precipitada puede ser interceptada por la vegetación, convertirse en flujo superficial sobre el
suelo, infiltrarse en él, correr a través del suelo como flujo subsuperficial y descargar en los ríos
como escorrentía superficial. La mayor parte del agua interceptada y de escorrentía superficial
regresa a la atmosfera mediante la evaporación. El agua infiltrada puede percolar profundamente
para recargar el agua subterránea de donde emerge en manantiales o se desliza hacia ríos para
formar la escorrentía superficial, y finalmente fluye hacia el mar o se evapora en la atmosfera a
medida que el ciclo hidrológico continúa (Maidment, 1992). En general se considera que la
evaporación desde la superficie terrestre consume el 61% de esta precipitación, y el restante 39%
conforma la escorrentía hacia los océanos, principalmente como agua superficial. La evaporación
desde los océanos constituye cerca del 90% de la humedad atmosférica. El análisis del flujo y
almacenamiento de agua en el balance global de agua, brinda una visión de la dinámica del ciclo
hidrológico (Chow et al., 1994).
Figura 2-1.Fases del Ciclo hidrológico. Fuente: Estudios geológicos de Estados Unidos (por su
siglas en inglés USGS)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
10
La precipitación incluye la lluvia, la nieve y otros procesos tales como granizo y niebla,
mediante los cuales el agua cae a la superficie terrestre. Su importancia en el ciclo hidrológico
radica en que es el parámetro de entrada, a partir del cual se realiza el balance hídrico.
La evaporación es un fenómeno mediante el cual el agua se transfiera de la superficie
terrestre y de los océanos a la atmosfera en forma de vapor de agua. La transpiración es un
fenómeno que se presenta a través de las hojas de las plantas, mediante la cual el agua es extraída
por las raíces de éstas, transportada a lo largo de sus tallos y difundida a la atmosfera a través de
los estomas de las hojas. Los procesos de evaporación desde la superficie terrestre y de
transpiración de la vegetación se conocen con el nombre de evapotranspiración.
La infiltración es el proceso mediante el cual, el agua penetra desde la superficie del terreno
hacia el suelo. Muchos factores influyen en la tasa de infiltración, incluyendo la condición de la
superficie del suelo y su cubierta vegetal, las propiedades del suelo, tales como la porosidad y la
conductividad hidráulica, y el contenido de humedad presente en el suelo. Durante la infiltración
se producen cuatro zonas de humedad: una zona saturada cerca de la superficie, una zona de
transmisión de flujo no saturado y contenido de humedad aproximadamente uniforme, una zona
de mojado en la cual la humedad decrece con la profundidad y un frente de mojado, en el cual el
cambio de contenido de la humedad con la profundidad es tan grande que da la apariencia de una
discontinuidad aguda entre el suelo mojado arriba y el suelo seco debajo (Figura 2-2).
Dependiendo de la cantidad de infiltración y de las propiedades físicas del suelo, el frente de
mojado puede penetrar en el suelo desde unos pocas centímetros hasta varios metros (Hillel,
1980).
Figura 2-2. Zonas de humedad durante la infiltración.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
11
Se denomina capacidad de infiltración a la cantidad máxima de agua que puede absorber un
suelo en determinadas condiciones, valor que es variable en el tiempo, en función de la humedad
del suelo, el material que conforma al suelo, y la mayor o menor compactación que tiene el
mismo.
2.2 RELACIÓN LLUVIA – ESCURRIMIENTO
El escurrimiento superficial es la proporción de lluvia que alcanza la red de drenaje y que
drena en forma de avenida hacia un punto de salida. Dicha proporción depende de factores
climáticos, de relieve y edáficos, destacando en estos últimos el espesor y contenido de humedad
en el perfil del suelo. Existen varios métodos para determinar el escurrimiento producido por una
tormenta en determinadas condiciones de suelo y cobertura vegetal. Dos de estos métodos son el
Método del SCS y el Método Racional.
2.2.1 Método de la SCS
El método propuesto por el Soil Conservation Service de los Estados Unidos de
Norteamérica (SCS, 1972), es un planteamiento semiempírico que sirve para estimar la
precipitación en exceso que produce la escorrentía. Se le conoce también como: método de la
curva CN, método SCS o método de las abstracciones.
SIaP
IaPQ
)(
)( 2
(1)
Donde;
Q= Escurrimiento (mm)
P= lamina de precipitación de agua lluvia (mm)
S= Potencial máximo de retención (mm) y comienza
Ia= Abstracción inicial (mm)
Lámina de precipitación (P) Considerando que una tormenta dada la genera y al contacto
con el suelo, una parte (Ia) será retenida inicialmente, de modo que la escorrentía potencial se
limita a la cantidad P – Ia. Supóngase también que la cuenca tiene una capacidad máxima de
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
12
retención (S) que en realidad, durante el fenómeno, se tendrá una escorrentía menor o
precipitación excedente (Pe) y una retención parcial o menor (Fa). La hipótesis básica del método
establece que la relación entre las cantidades de escorrentía real y potencial, es similar al cociente
entre retención real y potencial (Chow et al, 1988):
IaP
Pe
S
Fa
(2)
Donde;
Fa = Retención parcial (mm)
S = Potencial máximo de retención (mm)
Pe = Precipitación excedente (mm)
P = Lámina de precipitación (mm)
Ia = Abstracción inicial (mm)
Del principio de continuidad, se cumple que
FaIaPeP
(3)
La abstracción inicial (Ia), ocurre antes del encharcamiento conocido normalmente como
escorrentía potencial o lluvia efectiva. La abstracción incluye el agua retenida por las depresiones
de la superficie, intercepción por vegetación, evaporación e infiltración por tal razón Ia es muy
variable pero en general es correlacionado con los parámetros de tipo de cobertura y suelo. A
través de estudios de muchas cuencas pequeñas de uso agrícolas se aproxima forma empírica (ver
la siguiente ecuación):
SIa 20.0 (4)
De tal modo que, combinando las tres ecuaciones y resolviendo para Q, se llega a la
ecuación fundamental buscada:
SP
SPQ
*8.0
)*2.0( 2
(5)
Donde;
Q= Escurrimiento medio por evento (mm)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
13
P =Precipitación efectiva por evento (mm)
S= Potencial máximo de retención (mm)
Define las unidades de la fórmula.
S está relacionado con el suelo y las condiciones de la cuenca hidrográfica a través de CN.
CN se define como un numero adimensional que tiene un rango de 0 a 100, siendo el máximo
para superficies impermeables y menor para terrenos naturales. Este número y la retención
potencial S, , se relacionan de la siguiente manera:
25425400
CN
S
(6)
Donde;
S= Potencial máximo de retención (mm)
CN= Curva numérica (adimensional)
2.2.2 Método Racional
En una lluvia ideal, de duración indefinida, con intensidad de lluvia neta (E) constante, el
caudal (Q) en el punto de desagüe de la cuenca, que al principio sólo acusará la presencia del
agua caída en sus proximidades, irá creciendo hasta alcanzarse una situación de equilibrio. En ese
momento, las intensidades de salida de agua se igualarán con las de entrada en la cuenca y por
tanto:
AEQ (7)
Siendo A la superficie total de dicha cuenca, E será igual a la lluvia total (I) siempre y
cuando, el terreno sea totalmente impermeable. Sin embargo, en los casos reales, (E/I=C) < 1,
siendo C el coeficiente de escorrentía, el caudal máximo se dará en el equilibrio y su valor será:
K
AICAEQ
(8)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
14
Dónde:
Q: Caudal máximo (m3/s).
C: Coeficiente medio de escorrentía de la cuenca o superficie drenada (Adimensional).
A: Área de la cuenca o superficie drenada (Km2).
I: Intensidad media de precipitación correspondiente al período de retorno considerado y a
un intervalo igual al tiempo de concentración (mm/h).
K: Coeficiente cuyo valor depende de las unidades en las que se midan. En SI será 3.6.
2.3 HIDROGRAMA
Un hidrograma es una gráfica que muestra la tasa de flujo en función del tiempo en un
lugar dado de la corriente. El hidrograma es una “expresión integral de las características
fisiográficas y climáticas que rigen las relaciones entre la lluvia y la escorrentía de una cuenca de
drenaje particular”. Dos tipos de hidrogramas son particularmente importantes: el hidrograma
anual y el hidrograma de tormenta; sin embargo, el hidrograma de tormentas especificas es de los
más evaluados en los estudios hidrológicos (Chow et al, 1994).
2.3.1 Hidrograma Unitario
2.3.1.1 Sistema lineal en tiempo discreto.
Una señal discreta cualquiera Pm es un conjunto de valores en el tiempo, que puede
representarse como la suma de infinitos impulsos individuales 1mUn , tal como se muestra
en la Figura 2-3. El sistema de información por pulso se utiliza tradicionalmente para la
precipitación y el valor de su función de entrada discreta, para el m-ésimo intervalo de tiempo,
es:
tm
tmdIPm
)1()(
m = 1,2,3 (9)
El sistema de información de la escorrentía directa se asocia con los valores instantáneos
en el n-ésimo intervalo de tiempo:
Qn = Q(nt) n = 1, 2, (10)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
15
El efecto de un pulso de entrada (como el de la lluvia) de duración t que empieza en (m-
1)t sobre la salida correspondiente que ocurre en nt, se mide utilizando la función pulso
unitario.
tmnhtmtnh )1()1( (11)
Es decir:
tmn
tmndLLU
ttmnh
)1(
)()(
1)1(
(12)
Se supone que una lluvia tiene M pulsos. Para el pulso m, I()=Pm /t (intensidad de lluvia
asociada al instante m). Luego, conforme a la función impulso respuesta,
tn
n dtnUIQ
0
)()(
t tM
tM
M
tm
tm
m
t
t
dtnUt
PdtnU
t
PdtnU
t
PdtnU
t
P
0 )1()1(
2
21 )(....)(.....)()(
(13)
Pero las integrales de la expresión anterior equivalen a la ecuación (13), de manera que para
el m-ésimo término
tm
tm
mm tmnhPdttnUt
P
)1(
)1()(
(14)
Entonces al sustituir (14) en los términos de Qn, se tiene la función respuesta de pulso
directo:
tjnhPQ
M
j
jn
)(
1
0
1
(15)
De acuerdo con la ecuación (15), la respuesta del pulso continuo h(t) puede representarse
en un dominio de tiempo discreto como la función U:
tmnhU mn )1(1 (16)
Sustituyendo (16) en (15) se obtiene:
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
16
11121 ............. MnMmnmnnn UPUPUPUPQ
M
m
mnmn UPQ
1
1
(17)
Puesto que n no puede ser mayor que M (no se puede involucrar una respuesta posterior a
la del último impulso), la ecuación anterior debe ser acotada en su límite superior, esto es
1
1
mn
Mn
m
mn UPQ
(18)
La siguiente Figura 2-3, muestra una aplicación de la ecuación de convolución discreta a la
salida de un sistema lineal, en la cual se calcula la escorrentía directa Q (de ordenadas Qn ; n = 1,
2, ....) a partir de un exceso de lluvia P (dada por impulsos Pm, m = 1, 2, ....... M de duración t)
y la llamada respuesta unitaria Un-m+1, conocida también como el hidrograma unitario. El
proceso inverso, llamado deconvolución, es necesario para deducir un hidrograma unitario (los
valores Un-m+1), en caso de que se cuente con información de lluvia Pm y escorrentía directa
Qn asociada a determinada corriente o cuenca. En realidad, (19) es un conjunto de N ecuaciones,
en términos de N – M + 1 valores desconocidos del hidrograma unitario:
1
111
11221
1211
3122133
21122
111
00000
0000
0
MNMN
MNMMNMN
MMMM
MMMM
UPQ
UPUPQ
UPUPUPQ
UPUPUPQ
UPUPUPQ
UPUPQ
UPQ
(19)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
17
Entrada
Pm
P1 P2 P3
1 2 3 m
P1U
6
10 2 3 4 5 6 7 8 9 n
P2U
1
P2U
2
P2U
3
P2U
4
P2U
5
P2U
6
P3U
1
P3U
2
P3U
3
P3U
4
P3U
5
P3U
6
Salida
Salida
Qn
Un - m+1
U1 U2 U3 U4 U5
U6
Respuesta de pulso unitario P1
Respuesta de pulso unitario P2
Respuesta de pulso unitario P3
Un - m+1
Un - m+1
n - m + 1
n - m + 1
n - m + 1
P1U
1 P1U
2 P1U
3
P1U
4
P1U
5
Figura 2-3. Aplicación de la convolución discreta a la salida de un sistema lineal.
2.3.1.2 Determinación del Tiempo de concentración en flujo laminar.
El flujo lamina es una masa superficial de escorrentía sobre una superficie hipotéticamente
plana con uniforme lamina en toda la superficie de pendiente, normalmente el flujo de superficie
no supera los 50 mm, este flujo se refleja en distancias cortas, poco común en distancias largas
que superan los 90 m. Normalmente se estima por la ecuación de onda cinemática que es:
6.0
4.0
S
nL
iTc
(20)
Donde,
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
18
tc = tiempo de concentración, min
n = coeficiente de rugosidad (véase la Tabla 2-1)
L = longitud de flujo, (m)
i = intensidad de la lluvia, (mm/h), por una tormenta que tiene un periodo de retorno T y
la duración de tc minutos
S = pendiente de la superficie, (m / m)
α = 6.9 en unidades del SI.
Algunos métodos de diseño hidrológico, tales como la ecuación racional mejorada, suponen
que la duración de la tormenta es igual al tiempo de concentración. Por lo tanto, el tiempo de
concentración se introduce en la curva IDT (Intensidad, duración y periodo de retorno). Encontrar
la intensidad de diseño es lo primero que se debe hacer para resolver la ecuación (20)
Por lo tanto, el cálculo de tc es un proceso iterativo. Una estimación inicial de tc es asumida
y utilizada para obtener i. El tC se calcula de la ecuación (20) y se utiliza para comprobar el
valor inicial de i. Para el uso de coeficientes de rugosidad dirigirse a la Tabla 2-1
Tabla 2-1. Coeficientes de rugosidad de Manning para flujo laminar y concentrado.
Fuente: SCS, 1986 y McCuen, 1989
Descripción de superficie n
Asfalto liso 0.011
Concreto liso 0.012
Revestimiento de concreto 0.013
Madera buena 0.014
Ladrillo con mortero 0.014
Hierro fundido 0.015
Tubo de metal corrugado 0.024
Superficie con escombros de cemento 0.024
Cultivos
Suelos cultivados 0.050
Cobertura ≤ 20% 0.170
Cobertura >20% 0.130
Pasto
Pasto corto 0.150
Pasto denso 0.240
Bosque
Bosque ligero 0.400
Bosque Denso 0.800
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
19
2.4 CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN EN LA MEZCLA
Se define como la cantidad de agua en movimiento que atraviesa verticalmente la
superficie del suelo producto de la acción de las fuerzas gravitacionales y capilares, ésta cantidad
de agua quedará retenida en el suelo o alcanzará el nivel freático del acuífero, incrementando el
volumen de éste. Se muestra una analogía de las diferentes etapas que toma el agua debido a la
humedad antecedente y la infiltración (Véase Figura 2-4):
Si consideramos un área de suelo suficientemente pequeña, de modo que sus características
(tipo de sustrato), así como la intensidad de la lluvia en el espacio puedan considerarse
uniformes. Además suponiendo que al inicio de la lluvia, el suelo está lo suficientemente seco
para que la cantidad de agua que puede absorber en la unidad de tiempo (es decir su capacidad de
infiltración) sea mayor que la intensidad de la lluvia en esos primeros instantes de iniciada la
lluvia. Bajo dicha condiciones, se infiltraría todo lo que llueve, es decir:
Si i < fp, entonces f = i
Donde
f : Infiltración en lámina por unidad de tiempo (mm/h)
fp : Capacidad de infiltración en lámina por unidad de tiempo (mm/h)
i : Intensidad de la lluvia (mm/h)
Al avanzar el tiempo y si la lluvia es suficientemente intensa el contenido de humedad del
suelo aumentará hasta que la superficie alcance la saturación, en ese momento se empiezan a
llenar las depresiones del terreno, es decir se originan charcos y comienza a producirse flujo
sobre la superficie.
Después del tiempo de encharcamiento y si la lluvia sigue siendo intensa, el contenido de
humedad del suelo aumentará y la capacidad de infiltración disminuirá con el tiempo. Bajo éstas
condiciones la infiltración se hace independiente de la variación en el tiempo de la intensidad de
la lluvia, en tanto que ésta sea mayor que la capacidad de transmisión del suelo, de manera que:
Si i > fp, t > tp, entonces f = fp ; Donde fp decrece con el tiempo.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
20
Bajo las condiciones anteriores, la capa saturada que en el tiempo de encharcamiento era
muy delgada y estaba situada en la superficie del suelo se ensancha a medida que su límite
inferior, denominado frente húmedo se va profundizando.
Entonces, dado que cada vez una mayor parte del suelo está saturada, las fuerzas capilares
pierden importancia paulatinamente hasta que llega un momento (teóricamente t = ∞), en que el
estar todo el medio saturado, el movimiento del agua se produce sólo por la acción de la gravedad
y la capacidad de infiltración se hace constante.
Si después del tiempo de encharcamiento la lluvia entra en un periodo de calma, es decir, su
intensidad disminuye hasta hacerse menor que la capacidad de infiltración, el tirante de agua
existente sobre la superficie del suelo disminuye hasta desaparecer y el agua contenida en los
charcos también se infiltra y en menor grado se evapora.
Posteriormente la lluvia puede volver a intensificarse y alcanzar otro tiempo de
encharcamiento repitiéndose nuevamente el ciclo descrito.
Figura 2-4.Niveles de contenido de agua en función de la humedad antecedente e
infiltración durante el evento.
Así pues, las plantas pueden extraer el agua del suelo desde el límite superior hasta el límite
inferior., que es lo que se conoce como Intervalo de Humedad Disponible (también conocido
como agua útil). En la práctica, la mayor cantidad que el suelo puede almacenar y poner a
disposición de las plantas es en torno al 70% de la cantidad de agua representada por el IHD
(Figura 2-5).
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
21
Para su cálculo de infiltración de forma indirecta en base a la relación lluvia-escurrimiento,
se debe tener mediciones simultáneas de lluvia y volumen de escurrimiento del sistema, las
pérdidas se pueden calcular de acuerdo a la siguiente ecuación
VeVrVp
(21)
Dónde:
Vp : Volumen de pérdidas (l)
Vr : Volumen de lluvia (l)
Ve : Volumen de escurrimiento directo (l)
Si ambos miembros de la ecuación (21) se dividen entre el área del sistema se obtiene:
RIF
(22)
(21
Dónde:
F : Infiltración o lámina de pérdidas acumuladas (mm)
I : Altura de lluvia acumulada (mm)
R : Escurrimiento directo acumulado (mm)
Si a su vez la ecuación (22) se deriva con respecto al tiempo, se tiene:
Para capacidad de infiltración media: Este criterio supone que la capacidad de infiltración
es constante durante la tormenta. A esta capacidad de infiltración se le llama índice de infiltración
media φ. Cuando se tiene un registro simultáneo de precipitación y escurrimiento de una
tormenta, el índice de infiltración media se calcula de la siguiente manera:
a. A partir del hidrograma de la avenida se separa el flujo o caudal base y se calcula el
volumen de escurrimiento directo.
b. Se calcula la altura de lluvia en exceso o efectiva ief, como el volumen de escurrimiento
directo dividido entre el área del sistema:
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
22
Ac
Veief
(23)
c. Se calcula el índice de infiltración media φ trazando una línea horizontal en el
hietograma de la tormenta, de tal manera que la suma de las alturas de precipitación que quedan
arriba de esa línea sea igual a ief. El índice de infiltración media φ será entonces igual a la altura
de precipitación correspondiente a la línea horizontal dividida entre el intervalo de tiempo que
dure cada barra del hietograma. tΔ
Para determinar el intervalo de humedad disponible usamos la ecuación (24), para
determinar la humedad volumétrica, debido que la humedad antecedente se tienen en función del
peso como humedad gravimétrica
Figura 2-5. Intervalo de humedad disponible
sg v (24)
Donde:
v Humedad volumétricas (%); g Humedad gravimétrica (%); y s =densidad
aparente (g/cm3)
2.5 TÉCNICAS MULTIVARIADAS
Los métodos multivariado son un conjunto de técnicas que permiten interpretar y visualizar
conjuntos grandes de datos (tanto en casos como en variables), a partir de su simplificación o
reducción.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
23
2.5.1.1 Multivariado
La finalidad es analizar simultáneamente conjuntos de datos multivariados en el sentido de
que hay varias variables medidas para cada individuo. Su razón de ser radica en un mejor
entendimiento y finalmente la comparación de varias variables (Véase Figura 2-6).
Figura 2-6. Técnicas multivariadas
I. Métodos de interdependencia
Se pueden clasificar en dos grandes grupos según que el tipo de datos que analicen sean
métricos o no métricos pero solo trataremos en nuestro caso las métricas.
a) Análisis factorial y Análisis de Componentes principales: Se utiliza para
analizar interrelaciones entre un número elevado de variables métricas explicando
dichas interrelaciones en términos de un número menor de variables denominadas
factores (si son inobservables) o componentes principales (si son observables).
b) Análisis Cluster: Su objetivo es clasificar una muestra de entidades (individuos o
variables) en un número pequeño de grupos de forma que las observaciones
pertenecientes a un grupo sean muy similares entre sí y muy disimilares del resto.
A diferencia del Análisis Discriminante se desconoce el número y la composición
de dichos grupos.
TÉCNICAS
MULTIVARIADAS
Métodos de dependencia Métodos de
interdependencia
Modelos estructurales
Dependencia métrica
Análisi de
Regresión
Dependencia no
métrica
Análisi de
superviviencia
Análisis de la
Varianza
Correlación
canónica
Análisis
discrminante
Regresión
Logítica
Análisis
Conjoint
Datos Métricos Datos no Métricos
A. de Comp.
Principales
Análisis Factorial
Escalas
multidimensionales
Análisis Cluster
Análisis de
correspondencias
Modelos Log-
Lineales
Escalas
Multidimensionales
Análisis Cluster
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
24
III. METODOLOGÍA
En este capítulo se aborda la metodología para determinar las variables de respuesta
hidrológica bajo condiciones simuladas y naturales. Inicialmente se determinó las propiedades
hidro-físicas de las cinco mezclas y mediante la aplicación de técnicas multivariadas de análisis
cluster se determinó los grupos homogéneos y posteriormente se seleccionó la mejor Mezcla en
función de los parámetros de porosidad y capacidad de campo.
En la fase de lluvia simulada se realizó la metodología para determinar las variables de
interacción con los espesores de 5, 7.5 y 12.5cm, los cuales son; intensidad de lluvia, humedad
gravimétrica antecedente y escurrimientos, para obtener los hietogramas e hidrogramas de salida.
En la fase de lluvia natural, se procedió a realizar el techo verde en el Edificio H de la
Universidad Autónoma de Querétaro, con el espesor de 12.5cm debido a su respuesta hidrológica
en condiciones simuladas. En esta fase se propuso medir la lámina de lluvia, humedad
gravimétrica y escurrimiento durante los eventos de lluvia para determinar sus hietogramas y
hidrogramas de salida.
.
3.1 SELECCIÓN DE LA MEZCLA
3.1.1 Formulación y caracterización de la mezcla
Un componente esencial del techo verde es el sustrato, que tiene la función de servir de
soporte a la vegetación, y que a la vez representa una carga adicional a la estructura. Utilizando
materiales de la región (suelo arcilloso, arenilla pómez, y composta), se seleccionó la mejor
mezcla de sustrato mediante la evaluación de sus propiedades hidro-físicas, principalmente
porcentaje de humedad, densidad aparente, densidad de partículas, porosidad, y capacidad de
retención de humedad a 1/3 y 15 atmosferas. Los sustratos y proporciones para conformar la
mezcla, se muestran en la Figura 3-1.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
25
Me
zcla
s
Proporción de sustrato para muestra experimental
Porcentaje de sustrato
0 20 40 60 80 100
M-1
M-2
M-3
M-4
M-5
% SUELO
%PÓMEZ
% COMPOSTA_1
Figura 3-1. Proporción de sustrato para la composición de la mezcla.
3.1.2 Evaluación de las propiedades hidro-físicas.
3.1.2.1 Porcentaje de humedad de las mezclas.
Para determinar el contenido de humedad, se tomó tres muestras por cada mezcla desde M-
1 a M-5, El material y equipo necesario para esta variable son: bascula, cucharon, charolas y
horno. El procedimiento fue el siguiente: Se tomó una muestra representativa de la mezcla
pasándola por el tamiz de 6.3 mm para pesarla inmediatamente y obtener el Wi.
La misma muestra se dejó secando en un horno a una temperatura constante de 104°C
durante 24 horas, y posteriormente se pesó para obtener el Ws (véase la Figura 3-2) y finalmente
se calculó el contenido de humedad en base a la siguiente fórmula:
Ws
WsWig
(25)
Dónde:
ɵg = Humedad gravimétrica (%)
Wi = Peso húmedo (g)
Ws = Peso seco del sustrato (g)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
26
a. Muestra Húmeda (Wi) b. Muestra seca (Ws)
c. Peso de las muestras
Figura 3-2. Procedimiento para conocer el porcentaje de humedad de las mezclas.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
27
3.1.2.2 Densidad aparente de las mezclas.
El material y equipo necesario para conocer esta variable son: Cilindro de PVC, balanza,
cucharon y cinta adhesiva. El procedimiento fue el siguiente: Primeramente se obtuvo el peso y el
volumen del cilindro, cuyas dimensiones son 10 cm de altura por 7.65 cm de diámetro promedio.
El material utilizado fue previamente secado al horno, y el llenado se hizo a cada 1/3 de la altura
del cilindro cada vez, golpeándolo suavemente para consolidar el material, pero sin llegar a
compactarlo. Posteriormente se pesó el cilindro y de esta manera se obtuvó los datos para
calcular la densidad aparente (Figura 3-3), que por definición es la relación del peso y el volumen
en g/cm3, de acuerdo a la siguiente formula:
Vt
M sb (26)
Dónde:
ρb = Densidad aparente (g/cm3)
Ms = Masa del sustrato, (g)
Vt = Volumen total, (g)
a. Muestra seca y volumen del recipiente (Vt) b. Peso de la muestra (Ms)
Figura 3-3. Procedimiento para conocer densidad aparente de las mezclas.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
28
3.1.2.3 Densidad real o de partículas de las mezclas.
El equipo y material necesario para conocer esta variable son: picnómetro de 500 ml,
balanza, termómetro y perilla con pera de succión 50 ml. El procedimiento incluye: consiste en
determinar la masa y el volumen de los sólidos del suelo a través de un frasco calibrado
(picnómetro) para medir la densidad de partículas o de volumen conocido. Primeramente se debe
de pesar el picnómetro vacío y seco, luego pesar el picnómetro con agua de acuerdo a la
temperatura observada en el momento de la prueba. Luego se pesó el picnómetro con el suelo
seco y finalmente y finalmente se pesó el picnómetro con agua y suelo pero previamente bien
mezclado y se deja por un tiempo de 30 minutos (véase la Figura 3.4). Este método se aplicó a
los sustratos de suelo arcilloso, arenilla pómez y vermicomposta de forma independiente y para la
proporción de la mezcla se consideró una distribución lineal para obtener las densidades de las
mezclas.
psspsswpvpw
wpvpss
sMMMM
MM
(27)
Dónde: ρs = Densidad partículas, (g/cm3)
Mpss = Masa del picnómetro más suelo, (g)
Mpw = Masa del picnómetro más agua, (g)
Mpv = Masa del picnómetro vacío, (g)
Mpssw = Masa del picnómetro más suelo y agua, (g)
Mpv (g) Mpw (g).
Mpssw en reposo y mezclado Mpssw (g)
Figura 3-4. Procedimiento para determinar la densidad de partículas de las mezclas
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
29
3.1.2.4 Porosidad de las mezclas.
Debido que son parámetros dependientes de densidad aparente y real no se desarrolló
alguno método para la medición de porosidad por tal razón se calculó a través de la siguiente
formula:
1001 b xf
s
(28)
Dónde:
f = Porosidad, (%)
ρb = Densidad aparente, (g/cm3)
ρs = Densidad partículas, (g/cm3)
3.1.2.5 Capacidad campo de las mezclas.
El equipo y material utilizado para este procedimiento son: Cilindros de PVC, báscula,
mallas, recipientes plásticos, manta de cielo y ligas. Los cilindros en el fondo fuero sellados con
manta de cielo y una liga para facilitar el drenaje inferior. Las muestras fueron depositadas en
cilindros en tres tiempos para proporcionar el acomodo del material. Se pesaron los cilindros con
material. Posteriormente se colocaron en un recipiente de plástico y llenó con agua hasta 1/3 de la
altura (H) de los cilindros, dos horas más tarde se agregó agua hasta 2/3 H, finalmente a las 2
horas siguientes se agregó agua hasta (H) dejando un borde libre de 1 cm sin cubrir de agua. Se
dejaron drenando las muestras por 12 horas sobre mallas para asegurar el libre drenaje de estas
(Véase la Figura 3-5). Al cabo de este tiempo se tomó el peso de las muestras saturas para
calcular la capacidad de campo (CC) de cada mezcla. La fórmula utilizada para este cálculo fue:
100xPSS
PSSPSHCC
(29)
Dónde:
CC = Capacidad de Campo, (%)
PSH = Peso del Sustrato Húmedo, (g)
PSS = Peso del Sustrato Seco, (g)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
30
a. Saturación de la muestra a1/3 de atmosfera. b. Drenado de las muestras durante 12 horas
c. Peso de la muestra húmeda M-1 d. Peso dela muestra húmeda M-5
Figura 3-5. Procedimiento para determinar la Capacidad de Campo de las mezclas.
3.1.3 Técnicas multivariadas
Se utilizaran dos técnicas para dar una mejor descripción de la selección de la mezcla:
Análisis de conglomerados (cluster): Busca agrupar las mezclas (o propiedades hidro-
físicas) tratando de lograr la máxima homogeneidad en cada grupo y las mayores diferencias
entre ellos.
Análisis de Componentes Principales (ACP) Es la síntesis de la información, o reducción
de la dimensión (número de propiedades hidro-físicas). Es decir, ante un banco de datos con
muchas propiedades, el objetivo será reducirlas a un menor número perdiendo la menor cantidad
de información posible.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
31
3.2 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA SIMULADA
3.2.1 Determinar los parámetros y variables de interés para el experimento
Las variables evaluadas en este capítulo para la condición de lluvia simulada son las
siguientes: Porcentaje de humedad antecedente, medición de la lámina de lluvia y escurrimiento
de agua superficial cada 5 minutos.
3.2.2 Simulador de lluvia
La primera etapa del estudio contempló realizar el experimento con lluvia simulada, en el
simulador de lluvia Tipo Norton programable (Véase la Figura 3-6), el cual consta de cuatro
boquillas tipo V-jet en línea sobre un eje giratorio, que permite aplicar la lluvia a una presión de 6
psi, con velocidades y distribución de tamaño de gotas similares a las de una tormenta natural. En
este estudio se evaluaron tres intensidades diferentes: baja de 18.09 mm/h, media de 52.54 mm/h
y alta de 81.83 mm/h promedio. Los eventos simulados se aplicaron durante una hora.
Figura 3-6. Simulador Tipo Norton.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
32
3.2.1 Cajas de escorrentía
La mezcla seleccionada M-4 se colocó en cajas de escorrentía de acero inoxidable de 1m x
1m, a tres diferentes profundidades: 5, 7.5 y 12.5 cm de tres muestra cada, para determinar el
efecto del espesor del sustrato en la respuesta hidrológica. El fondo del sustrato se delimitó con
una geomembrana impermeable (Figura 3-7), para simular las condiciones reales de colocación.
Las cajas se colocaron con un 2% de pendiente. Los eventos de simulación se aplicaron en tres
condiciones de humedad antecedente clasificados como: seco, húmedo y saturado.
a.Cajas de escorrentía y vertedor b. Determinación de la pendiente de trabajo (2%)
c. Espesor de la mezcla 12.5cm d. Instalación de Geomenbrana
e. Llenado con la mezcla M-4 f. Proceso terminado
Figura 3-7. Proceso de instalación de cajas de escorrentía, geomenbrana, pendiente y los
tres espesores de estudio.
e=12.5cm
e=7.5 cm
e=5 cm
e=12.5cm
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
33
3.2.2 Variables de respuesta
Durante las simulaciones de lluvia, con la ayuda de un vertedor colocado en la parte baja de
la caja de escurrimiento, se evaluó el escurrimiento cada 5 min, colectando las muestras en
botellas de boca ancha de 1.1 litro de volumen. El tiempo de colección y el volumen de
escurrimiento se midieron para determinar la tasa de escurrimiento y así obtener los hidrogramas
de salida. Para evaluar las condiciones de humedad antecedente, se evaluaron tres eventos
consecutivos; la primera simulación se aplicó con el material secado al aire, posteriormente el
material se secó al aire de 3 a 5 días antes de iniciar la segunda simulación considerada como
condición de húmeda, inmediatamente después de la segunda simulación se aplicó la tercera
simulación, considerada como condición saturada. Los contenidos de humedad se midieron antes
de cada simulación (Véase la Figura 3-8 ).
Tasa de escurrimiento (hidrograma). Las lecturas de volumen de escurrimiento directo se
realizó en unidades de litros, midiéndose cada 5 minutos en fases: el primero consistió en
almacenar el volumen en botellas plásticas de capacidad de 1.1 l y el segundo lugar la medición
del volumen por medio de las probetas de capacidad de 1000 cc, repitiéndose este procedimiento
hasta el minuto 80 que dejaba de escurrir (Véase el apartado d y e de la Figura 3-8).
Precipitación de lluvia simulada (hietograma). Las lecturas de lámina de lluvia simulada en
unidades de (mm), se realizó con dos equipos de pluviómetros ubicado en sitios estratégicos con
sistemas de auto-vaciado y datalogger configurado para registrar información cada 5 minutos.
(Véase el apartado b de la Figura 3-8).
Porcentaje de humedad antecedente de la mezcla M-4. Antes de iniciar la simulación de la
tormenta se tomó tres muestra de cada caja de escorrentía que corresponde a los espesores de 5,
7.5 y 12.5 cm a una profundidad media, colocándola en lo vasos precipitados y posteriormente
se obtuvo el porcentaje de humedad antecedente (Véase el apartado f de la Figura 3-8).
Capacidad de infiltración en la mezcla: Se calcula con la ecuación (23) y su analogía
corresponde a la aplicación de la ecuación (24) de la humedad antecedente gravimétrica y la
densidad aparente de la mezcla M-4.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
34
a. Mezcla M-4, en condición seca b.Condiciones iniciales de la simulación
c. Mezcla M-4 secado al aire de 3 a 5 días, que luego
fue simulado en condición húmeda
d. Simulación en condición Húmeda y toma de datos de
volumen escurrido cada 5 min.
e. Medición de volumen de escurrimiento directo f. Determinar contenido de humedad antes de la
simulación
g.Simulación de la Mezcla M-4 en condición
saturada
h. Mezcla M-4 con sus respectivos espesores de 12.5,
7.5 y 5 cm, y se refleja el almacenamiento superficial
Figura 3-8. Procedimiento aplicado en condiciones simuladas para el registro de datos de
precipitación, % de humedad, y escurrimiento.
Pluviómetro #1 Pluviómetro #2
Condición M-4, Seca
Botellas de almacenamiento
de vol. escurrimiento
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
35
3.3 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA NATURAL
El experimento con lluvia natural se desarrolló en el techo del Edificio H de División de
Investigación y Posgrado de la Facultad de Ingeniería, de la Universidad Autónoma de
Querétaro, para lo cual se estableció un techo verde con espesor de 12.5 cm y un techo control de
superficie de concreto impermeabilizante. Se registró datos de campo cada 5 minutos de lluvia
natural en unidades de mm, porcentaje de humedad antecedente y volumen de escurrimiento en
unidades de litro de cada techo. La distribución de los techos se muestra en la Figura 3-9
CONTROL
Pasto
Concreto
ImpermeabilizadoArea:24.67 m²
Mezcla: M-4Area:36.66 m²
Figura 3-9. Vista Planta (abajo) y perfil (arriba) de los Techos verdes en la azotea del
edificio H de posgrado de la UAQ. De facultad de Ingeniería
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
36
Tasa de escurrimiento (hidrograma). Para la evaluación del escurrimiento generado, se
utilizaron tubos de PVC que condujeron el agua de escorrentía de los techos control y verdes
hacia los tinacos de 1100 litros de capacidad, (Véase la Figura 3-10). Para cada evento de lluvia
se determinó el hidrograma de salida midiendo el escurrimiento directo cada 5 min y su volumen
calculado a partir del nivel de agua ubicado en el exterior y el área interna del tinaco conocido y
constante. (Véase la Figura 3-10 y apartado a de la Figura 3-11).
Tinaco
1100 Litros
Mezcla M-4
Pasto
Tubería PVC
Figura 3-10. Vista perfil del techo verde con el sistema de almacenamiento de
escurrimiento.
Precipitación de lluvia natural (hietograma). Las lecturas de lámina de lluvia natural en
unidades de (mm), se realizó con el pluviómetro de la estación Meteorológica Automatizada
(EMA) ubicada en la parte trasera de la oficina de División de Investigación y Posgrado de la
Facultad de Ingeniería. El datalogger fue configurado para registrar información cada 5 minutos
del evento de lluvia. (Véase el apartado c y d de la Figura 3-11).
Porcentaje de humedad antecedente de la mezcla M-4 en el techo verde. Todos los días y en
especial antes y después de la tormenta se tomó la lectura del porcentaje de humedad con el
equipo WATERMARK . (Véase el apartado b de la Figura 3-11).
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
37
a. b.
c. d.
Figura3-11. Equipo de monitoreo a) Nivel de columna de agua (tinaco) b)Watermark, c)
Pluviómetro y d) Estación Meteorológica Automatizada (EMA) Davis UAQ.
Toda la información se procesó estadísticamente; usando los programas Statistica y
StatGraphics para los análisis de varianza y las pruebas de comparación de medias de los
tratamientos evaluados.
3.4 ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Para tener una mejor descripción y distribución de la variable a tratar se elaboró graficas de caja y
bigotes, y también graficas de ajuste desarrollado con el software estadístico; STATGRAPHICS
versión centurion y STATISTICA 7.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
38
IV. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En este capítulo se presentan los resultados y análisis de la selección de la mezcla en
función de sus propiedades hidro-físicas. La respuesta hidrológica en condiciones simuladas en
función del espesor de 5, 7.5 y 12.5 cm, humedad antecedente (seco, húmeda y saturada) e
intensidad de lluvia (baja, media y alta) con 3 repeticiones cada muestra y los escurrimiento y
lámina de precipitación en condiciones naturales usando el espesor de mejor respuesta
hidrológica en condiciones simuladas. Los eventos de lluvias están en el periodo del 01 de
septiembre al 31 de Diciembre de 2010 reportando 5 eventos.
3.5 SELECCION DE LA MEZCLA
3.5.1 Selección de tres sustratos
Después de la evaluación de la densidad aparente a cada uno de los sustratos (véase
Figura 4-1), se determinó la vermicomposta, suelo arcilloso y seleccionar el tercer sustrato entre
el tezontle y arenilla pómez en función de una menor densidad aparente para reducir el peso de la
mezcla, por lo cual se descartó el tezontle de 0.57 y se tomó la arenilla pómez de 0.53 g/cm3.
Pasando todo por el tamiz de 6.3mm y 3 muestras de cada sustrato. (Ver Tabla 4-1).
Figura 4-1. Vasos precipitados con sustratos (arcilla, composta, pómez y tezontle).
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
39
Tabla 4-1. Densidad aparente de los sustratos seleccionados para el experimento
SUSTRATO ρb (g/cm3)
Suelo (arcilla) 0.92
Vermi- Composta 0.86
Arenilla Pómez 0.53
Tezontle 0.57
3.5.2 Medición de las propiedades hidro-físicas.
La medición de las propiedades hidro-físicas promedio de cada mezcla que consta de tres
repeticiones muéstrales, se observa en la Tabla 4-2. Es notorio que la porosidad de mezcla
aumenta en igual proporción, a la del sustrato de arenilla pómez pero es inversamente
proporcional con la capacidad de campo que en nuestro estudio es considerado como el
parámetro más importante por su capacidad de retener agua en especial cuando se utiliza en zonas
semiáridas como la ciudad de Querétaro contribuyendo de forma significativa a mantener la
humedad y establecer buenas condiciones a la cobertura vegetal (Ver anexo A de propiedades
hidro-físicas de las mezclas).
Tabla 4-2. Propiedades hidro-físicas promedio de las mezclas
MEZCLA ɵg (%) ρs (g/cm3) ρb (g/cm3) f (%) CC (%)
M-1 15.49 1.92 0.67 65.17 49.47
M-2 13.74 1.87 0.70 62.80 50.39
M-3 12.09 1.83 0.75 59.02 53.29
M-4 9.70 1.78 0.83 53.44 59.37
M-5 7.80 1.73 0.86 50.47 59.22
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
40
3.5.3 Análisis estadístico y Multivariado
3.5.3.1 Análisis descriptivo de las variables
En la Tabla 4-3, se muestra un resumen estadístico de las propiedad hidro-físicas con
respecto a la mezcla experimentadas. Lo importante de esta tabla es determinar si la muestra tiene
un comportamiento de distribución normal a partir del sesgo y la curtosis estandarizada que
demostró estar dentro del rango -2 a 2. Por tal razón se pudo aplicar las técnicas multivariadas
para determinar
Tabla 4-3. Descripción estadística de las propiedades hidro-físicas de las mezclas
Estadística
Descriptiva
ɵg
(%)
ρs
(g/cm3)
ρb
(g/cm3)
f
(%)
CC
(%)
Recuento (n) 5 5 5 5 5
Promedio (x) 11.764 1.826 0.762 58.18 54.348
Desviación Estandar
(σ)
3.076 0.0743 0.081 6.18 4.73
Coeficiente de
variación (CV)
26.1% 4.07% 10.7% 10.62% 8.7%
Mínimo 7.8 1.73 0.67 50.47 49.47
Máximo 15.49 1.92 0.86 65.17 59.37
Rango( R ) 7.69 0.19 0.19 14.7 9.9
Sesgo estandarizado
(SE)
-0.15153 0.061267 0.165401 -0.199845 0.22641
Curtosis
estandanrizada (β2)
-0.63993 -0.456765 -1.0859 -0.96156 -1.3600
3.5.3.2 Análisis de técnicas multivariadas
Por medio de la técnica multivariada del conglomerado aplicado con el método de distancia
euclidiana cuyo objetivo es simplificar el número de mezclas por grupos homogéneos (véase
Figura 4-2)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
41
3 Grupo para 5 casos
Vinculación unica (Homogeidad de mezclas)
Distancia Euclidania
M-5 M-4 M-3 M-2 M-12
3
4
5
6
7
8
9
Dis
tan
cia
de
vin
cu
lo
Figura 4-2. Dendograma de grupo homogéneos de mezclas en función de las propiedades
El dendograma de la Figura 4-2, se realizó con la transformación de la matriz de datos de la
Tabla 4-2, para determinar que mezcla tienen mayor correlación. Se observa que las mezclas
M-4 y M-5 tienen un comportamiento similar que se denominó como Grupo A, también se
aprecia que las Mezclas M-2 y M-1 depende en gran parte de M-3, entonces M.2 y M-1 se
denominan como grupo B y para la mezcla M-3 como Grupo 3. Por lo tanto se selecciona el
Grupo A como el adecuado para escoger la mezcla para realizar la simulación
3.5.3.3 Mejor mezcla
Se determinó que el grupo A, son las mezclas que ofrecen mejor capacidad de campo,
siendo una propiedad importante para el estudio desarrollado, que se tomó la mezcla M-4 (véase
Figura 4-3). También se puede ver los datos de observados de las muestras en el Anexo A.
Figura 4-3. Mezcla M-4 seleccionada
C
B
A
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
42
3.6 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA SIMULADA
Luego de Seleccionar la Mezcla M-4, se procedió a realizar la simulación de agua lluvia
dentro del laboratorio de Hidráulica de la Facultad de Ingeniería.
3.6.1 Variables de entrada al sistema (Precipitación y Humedad antecedente)
Precipitación:
Antes de realizar la lluvia simulada fue necesario elaborar la curva de calibración para la
precipitación, por lo tanto se consideraron tres puntos de observación (Figura 4-4), se encontró
que la calibración realizada tuvó un error estándar de 14.76 mm y una desviación estándar de
25.57 mm. El ajuste o línea de tendencia es de tipo logarítmica que se comporta según la relación
y= 63.195ln(x) - 114.43, con R2=0.99.
y = 63.195ln(x) - 114.43R² = 0.9939
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 5 10 15 20 25
Pre
cip
itac
ión
sim
ula
da
(mm
)
Preciptacion observada (mm)
Curva de calibración
Precipitación Simulada VsObservada
Logarítmica (PrecipitaciónSimulada Vs Observada)
Figura 4-4. Calibración del parámetro de precipitación del simulador Norton.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
43
Luego se aplicó a la función de ajuste de calibración de lluvia simulada la lámina de
entrada para obtener la lámina calculada que finalmente se denominaron las siguientes rangos de
tormentas de diseño clasificadas en 3 grupos: baja intensidad de 0.1 a 30 mm, media de 31 a 60
mm y alta de 61 a 90 mm observadas. Las intensidades promedio medidas son: 18.09, 52.54 y
81.83 mm/hr. (Véase Figura 4-5). También se puede ver los datos observados y análisis
estadístico en el anexo B.
Figura 4-5. Hietograma de lluvia simulada aplicada a intensidades (Baja, media y alta)
Humedad antecedente:
A continuación se muestra la Figura 4-6, porcentaje de humedad antecedente para clasificar
una muestra como seca, húmeda y saturada; humedad antecedente seco se refiere al material
seco al aire y los datos observados variaron de 9.0 al 33.65%, con una media de 23.6%, y
desviación estándar de 7.65%, humedad antecedente húmeda es producto de realizar la
simulación sobre la mezcla seca, posteriormente es retirada a una zona donde este expuesta a la
radiación solar, y pasado tres días toma una nueva condición, que es clasificada como húmeda en
nuestro estudio y los datos observados variaron de 33.65 al 41.15%, con una media de 37.55% y
una desviación estándar de 4.34%, y humedad antecedente saturada es luego de realizarse la
simulación de la lluvia sobre la mezcla húmeda y terminada el evento se clasifica como saturada
y los datos observados variaron de 42.7 al 54.8%, con una media de 51.04% y una desviación
estándar de 3.67% siendo de las menores en todas las clasificaciones (p <0.10). Se puede
observar los datos y análisis estadístico en el anexo C.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
44
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
Seco 9 23.6 7.65474
Húmedo 9 37.5556 4.34687
Saturado 9 51.0444 3.67291
27 37.4 12.5844
Seco HúmedoSaturado
Gráfico de Dispersión
14
24
34
44
54
64
resp
ue
sta
Seco
Húmedo
Saturado
Gráfico Caja y Bigotes
14 24 34 44 54 64
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 3389.72 2 1694.86 55.89
Dentro de 727.844 24 30.3269
Total 4117.56 26
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 2.51844
Valor-P = 0.1017
Seco HúmedoSaturado
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
20
30
40
50
60
Me
dia
Seco HúmedoSaturado
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
23
28
33
38
43
48
53
Me
dia
LDS=41.15
LC=37.40
LDI=33.65
Figura 4-6. Clasificación de humedad en condición inicial; Seca, Húmeda o Saturada
3.6.2 Variables de salida o respuesta (Escurrimiento directo y Nivel de infiltración)
3.6.2.1 Escurrimientos en condiciones de humedad antecedente SECA de intensidad de
lluvia BAJA.
El escurrimiento directo dependerá en gran parte de la humedad antecedente, espesor e
intensidad de la lluvia simulada aplicada a la mezcla M-4. La humedad antecedente del espesor
de 5 cm es de 32.83%, 7.5 cm de 37.5% y 12.5 cm de 14.4%. La intensidad de lluvia simulada
promedio fue de 18.09 mm/hr. La Figura 4-7, muestra el comportamiento temporal del
escurrimiento para diferentes espesores, y se observó diferentes respuesta; el porcentaje de
volumen escurrido con respecto al evento de lluvia simulado para el espesor de 5 cm fue de
79.9%, para 7.5 cm fue de 74.2% y del 4.6% para el espesor de 12.5 cm. En base a los datos de
respuesta (Véase la Figura 4-8), se demuestra que hay una varianza significativamente importante
para el espesor de 5 cm de 0.61 l/min seguida del espesor de 7.5 cm, con 0.38 l/min y el de mejor
comportamiento y respuesta fue el espesor de 12.5 cm con una varianza casi despreciable de 0.03
l/min. ( p < 0.05) prueba-t para determinar la significancia de una aparente diferencia, y esto es
debido en gran parte al volumen de agua lluvia retenida por el sistema en aproximadamente de
95.4% a. La tasa de escurrimiento pico, está presente desde los 10 min en el espesor 5 cm,
seguido del espesor 7.5 cm en 30 min y se observa que el espesor de 12.5 cm, debido a su
respuesta hidrológica presenta un tiempo pico cercano a los 60 min pero con una tasa de
escurrimiento máximo despreciable. Por lo tanto se recomienda el espesor de 12.5 cm bajo las
condiciones nombradas anteriormente.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
45
Figura 4-7. Escurrimientos de los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm, bajo intensidad baja en
condición seca.
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
Espesor 5 cm 14 1.24429 0.615101
Espesor 7 5 cm14 0.599286 0.388022
Espesor 12 5 cm14 0.065 0.0327579
42 0.63619 0.637323
Espesor 5 cmEspesor 7 5 cmEspesor 12 5 cm
Gráfico de Dispersión
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2
resp
ue
sta
Espesor 5 cm
Espesor 7 5 cm
Espesor 12 5 cm
Gráfico Caja y Bigotes
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 9.7636 2 4.8818 27.63
Dentro de 6.88979 39 0.176661
Total 16.6534 41
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 6.27796
Valor-P = 0.0043
Espesor 5 cmEspesor 7 5 cmEspesor 12 5 cm
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
-0.1
0.3
0.7
1.1
1.5
Me
dia
LDS=0.86
LC=0.64
LDI=0.41
Espesor 5 cmEspesor 7 5 cmEspesor 12 5 cm
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
Me
dia
Figura 4-8. Distribución del escurrimiento para una intensidad promedio de 19.8mm/h en
condición seca.
3.6.2.2 Escurrimientos en condiciones de humedad antecedente SECA de intensidad de
lluvia MEDIA.
El comportamiento del escurrimiento, bajo estas condiciones es diferente con una
intensidad de lluvia baja, pues en este se generó mayor volumen de escurrimiento, la tasa de
escurrimiento pico es alta y los tiempo pico se redujeron significativamente en los espesores de 5
y 7.5cm. Para términos comparativos es importante mencionar los porcentajes de humedades
antecedente para los espesores 5, 7.5, y 12.5 cm son de 22.0, 24.7, y 22.9%, quiere decirse
corresponde a un promedio de 23.2%. De los datos observados de la Figura 4-9 , se determinó los
porcentajes de escurrimientos generados para los espesores analizados es de 91.3, 74.6 y 15.7%
Escurrimiento (l/min)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
46
con una intensidad de lluvia aplicada promedio de 52.54 mm/hr, incrementando de forma
significativa los volúmenes de escurrimiento se duplicaron con respecto a una intensidad baja.
Los tiempos de pico de los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm son; 15, 25 y 55 min. Sin embargo los
espesores de 5 y 7.5 cm no reducen significativa el volumen escurrido y se encuentra a límite de
desborda su capacidad de almacenamiento, pero si brinda una buena alternativa, el espesor de
12.5cm retiene aproximadamente el 85% del total de la lluvia. En base a los datos observados de
escurrimiento (Véase la Figura 4-10), se demuestra que hay una desviación estándar
significativamente importante para los espesores de 5 y 7.5cm incrementándose en 0.54 l/min en
comparación a la intensidad baja, siendo aún en términos estadísticos muy baja ( p < 0.05).
Figura 4-9.Respuesta hidrológica bajo una intensidad de MEDIA en condición SECA.
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
Espesor 5cm 14 3.76071 1.90175
Espesor 7 5cm14 3.10286 1.46109
Espesor 12 5cm14 0.403571 0.576683
42 2.42238 2.02249
Espesor 5cmEspesor 7 5cmEspesor 12 5cm
Gráfico de Dispersión
0
2
4
6
8
resp
ue
sta
Espesor 5cm
Espesor 7 5cm
Espesor 12 5cm
Gráfico Caja y Bigotes
0 2 4 6 8
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 88.6169 2 44.3084 21.85
Dentro de 79.0921 39 2.028
Total 167.709 41
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 3.1423
Valor-P = 0.0543
Espesor 5cmEspesor 7 5cmEspesor 12 5cm
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
-0.2
0.8
1.8
2.8
3.8
4.8
Me
dia
Espesor 5cmEspesor 7 5cmEspesor 12 5cm
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
0
1
2
3
4
Me
dia
LDS=3.18
LC=2.42
LDI=1.67
Figura 4-10. Distribución del escurrimiento para una intensidad MEDIA en condición
SECA.
Escurrimiento (l/min)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
47
3.6.2.3 Escurrimientos en condiciones de humedad antecedente SECA e intensidad de lluvia
ALTA.
La condición más extrema de intensidad es aplicada a esta humedad antecedente SECA
(véase la Figura 4-11), debido a la lámina de lluvia, se observó que en un tiempo cercano de los
15 y 20 min de los espesores 5 y 7.5 no permiten una buena filtración y en este tiempo suceden
los tiempo picos del escurrimiento, proporcionales a la lámina de lluvia que alimenta el sistema,
por tal razón los datos demuestran que estos dos espesores trabajan de forma similar sin que
demuestren un cambio significativo. Los porcentaje de humedad antecedente para los espesores
5, 7.5, y 12.5 cm son de 18.9, 16.8, y 17.4%, corresponden a un promedio de 17.7%. Los
porcentajes de escurrimientos generados son; 93.0, 91.6 y 58.7% para una intensidad de lluvia
promedio de 81.83 mm/hr, La diferencia es que hubo un incremento significativo en el
escurrimiento del espesor de 12.5 cm, teniendo un escurrimiento pico a los 35 min de 4.50 l/min.
En base a los datos observados de escurrimiento (Véase la Figura 4-12), se demuestra que
los espesores 5 y 7.5cm tienen un comportamiento similar y desviaciónes estándar cercanas a 2.5
l/min y aparte de este grupo, se encuentra nuevamente el espesor de 12.5 cm, demostrando un
comportamiento diferente y favorable para los objetivos de retención de agua de techos verdes ( p
>0.05). Estadísticamente se requiere hacer un número mayor de muestra para determina su
significancia con un P=0.33.
Figura 4-11.Respuesta hidrológica bajo una intensidad de ALTA en condición SECA.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
48
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
Espesor 5cm 14 4.89429 2.90926
Espesor 7 5cm14 4.94071 2.33158
Espesor 12 5cm14 2.72357 1.61984
42 4.18619 2.51702
Espesor 5cmEspesor 7 5cmEspesor 12 5cm
Gráfico de Dispersión
0
2
4
6
8
10
resp
ue
sta
Espesor 5cm
Espesor 7 5cm
Espesor 12 5cm
Gráfico Caja y Bigotes
0 2 4 6 8 10
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 44.9394 2 22.4697 4.08
Dentro de 214.811 39 5.50798
Total 259.751 41
Valor-P = 0.0246
Verificación de Varianza
Levene's: 1.12891
Valor-P = 0.3337
Espesor 5cmEspesor 7 5cmEspesor 12 5cm
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
1.8
2.8
3.8
4.8
5.8
6.8
Me
dia
Espesor 5cmEspesor 7 5cmEspesor 12 5cm
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
2.7
3.2
3.7
4.2
4.7
5.2
5.7
Me
dia
LDS=5.43
LC=4.19
LDI=2.94
Figura 4-12. Distribución del escurrimiento para una intensidad ALTA en condición
SECA.
3.6.2.4 Resumen de eescurrimientos en condiciones de humedad antecedente SECA de los
espesores 5, 7.5 y 12.5 cm e intensidades de lluvia BAJA, MEDIA Y ALTA.
Los espesores de 5 y 7.5 cm se pueden agrupar en función de las variables de respuestas
hidrológicas como; su porcentaje de volumen de escurrimiento de 77.1 y 83%, esto señala una
retención promedio de 19.95% para ambos espesores y desviaciones estándar similares con
lluvias aplicadas de intensidades baja y media (véase la Figura 4-13). Pero el espesor de 12.5 cm
muestra un porcentaje de volumen escurrido de 4.6 y 16.7 % y tiempos picos cercanos a los 55 y
60 min para intensidades baja y media, quiere decirse que tienen un promedio de 90% de
retención en el sistema. Esto representa que el espesor de 12.5 cm tiene un porcentaje de
favorabilidad significativa de 81.85% con respecto a los espesores de 5 y 7.5 cm, como factor de
decisión, para la implementación de obras de mitigación.
Para intensidades altas los espesores de 5 y 7.5cm se comportan de forma similar con
respectos sus de volúmenes de escurrimiento de 93 y 91.6%, tiempos picos aproximados a los 25
min y desviaciones estándar de 2.9 y 2.35 l/min (véase la Figura 4-14). Y nuevamente el espesor
12.5 cm tiene un 58.7% de escurrimiento y un tiempo de concentración a los 35 min. De nuevo el
espesor de 12.5 cm tiene una superioridad favorable de los parámetros de respuesta hidrológica
con respecto a los demás espesores estudiados del 84.28% en condiciones de intensidad de lluvia
alta..
Escurrimiento (l/min)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
49
Figura 4-13.Resumen de respuesta hidrológica en condición de humedad antecedente SECA
para los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm para intensidades de lluvia Baja, Media y Alta.
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
espesor 5cm baja14 1.24429 0.615101
espesor 7 5cm baja14 0.599286 0.388022
espesor 12 5cm baja14 0.065 0.0327579
espesor 5cm media14 3.76071 1.90175
espesor 7 5cm media14 3.10286 1.46109
espesor 12 5cm media14 0.403571 0.576683
espesor 5cm alta14 4.89429 2.90926
espesor 7 5cm alta14 4.94071 2.33158
espesor 12 5cm alta14 2.72357 1.61984
126 2.41492 2.38121
espesor 5cm bajaespesor 7 5cm bajaespesor 12 5cm bajaespesor 5cm mediaespesor 7 5cm mediaespesor 12 5cm mediaespesor 5cm altaespesor 7 5cm altaespesor 12 5cm alta
Gráfico de Dispersión
0
2
4
6
8
10
resp
ue
sta
espesor 5cm baja
espesor 7 5cm baja
espesor 12 5cm baja
espesor 5cm media
espesor 7 5cm media
espesor 12 5cm media
espesor 5cm alta
espesor 7 5cm alta
espesor 12 5cm alta
Gráfico Caja y Bigotes
0 2 4 6 8 10
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 407.976 8 50.997 19.84
Dentro de 300.793 117 2.57088
Total 708.769 125
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 5.70259
Valor-P = 0.0000
espesor 5cm bajaespesor 7 5cm bajaespesor 12 5cm bajaespesor 5cm mediaespesor 7 5cm mediaespesor 12 5cm mediaespesor 5cm altaespesor 7 5cm altaespesor 12 5cm alta
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
-0.6
1.4
3.4
5.4
7.4
Me
dia
espesor 5cm bajaespesor 7 5cm bajaespesor 12 5cm bajaespesor 5cm mediaespesor 7 5cm mediaespesor 12 5cm mediaespesor 5cm altaespesor 7 5cm altaespesor 12 5cm alta
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
0
1
2
3
4
5
Me
dia
LDS=3.55
LC=2.41
LDI=1.28
Figura 4-14. Resumen la distribución del escurrimiento para condición de humedad SECA
de los espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm para intensidades lluvia Baja, Media y Alta.
Escurrimiento (l/min)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
50
3.6.2.5 Resumen de escurrimientos en condiciones de humedad antecedente HUMEDA de
los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm para intensidades de lluvia BAJA, MEDIA Y ALTA.
Los espesores de 5 y 7.5 cm se pueden agrupar en todas las intensidades en función de sus
variables de respuestas hidrológicas como porcentaje de volumen de escurrimiento de 90.8 y
89.2, esto señala una retención promedio de 10% con desviaciones estándar similares (véase la
Figura 4-15), también se puede ver en el Anexo D, el método de agrupación Cluster y su
respectiva gráfica justifican su agrupamiento en función de las respuestas. Las condiciones
iniciales de humedad son 38.05 y 40.13% de clasificación Húmeda, quiere decirse de un
promedio de 39.09% e importante diferencia de 13.63% con respecto a una mezcla clasificada
como SECA, de promedio 23.6%. En el espesor de 12.5 cm se observó escurrimientos de 52 y
74% y tiempos picos cercanos a los 45 y 25 min para intensidades baja y media, quiere decirse
que tienen un promedio de 37% deretención en su sistema y condiciones iniciales de humedad
promedio de 36.8%. Esto significa que el espesor de 12.5 cm tiene un porcentaje de favorabilidad
significativa de retención de 78.72% con respecto a los espesores de 5 y 7.5 cm.
Para intensidades altas los espesores de 5 y 7.5cm, comparten similitud en las variables de
entrada como intensidades de magnitud similar, y porcentaje de humedad de 33.66 y 32.61% por
lo tanto sus porcentajes de volúmenes de escurrimiento fueron de 96 y 90.2%, tiempos de picos
aproximados ocurren a los 10 y 15 min con desviaciones estándar de 3.30 y 2.63 l/min (véase la
Figura 4-16). Y la mezcla de 12.5 cm de espesor tiene un 82.9 % de volumen de escurrimiento, y
un tiempo pico cercano a los 25 min con una humedad antecedente de 33.57%. El espesor de 12.5
cm tiene una superioridad favorable de parámetros de retención de 71.25%.con respecto a los
demás espesores en igualdad de condiciones iniciales.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
51
Figura 4-15.Resumen de respuesta hidrológica en condición de humedad antecedente
HÚMEDA, de los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm para intensidades Baja, Media y Alta.
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
espesor 5cm baja14 1.24429 0.615101
espesor 7 5cm baja14 0.599286 0.388022
espesor 12 5cm baja14 0.065 0.0327579
espesor 5cm media14 3.76071 1.90175
espesor 7 5cm media14 3.10286 1.46109
espesor 12 5cm media14 0.403571 0.576683
espesor 5cm alta14 4.89429 2.90926
espesor 7 5cm alta14 4.94071 2.33158
espesor 12 5cm alta14 2.72357 1.61984
126 2.41492 2.38121
espesor 5cm bajaespesor 7 5cm bajaespesor 12 5cm bajaespesor 5cm mediaespesor 7 5cm mediaespesor 12 5cm mediaespesor 5cm altaespesor 7 5cm altaespesor 12 5cm alta
Gráfico de Dispersión
0
2
4
6
8
10
resp
ue
sta
espesor 5cm baja
espesor 7 5cm baja
espesor 12 5cm baja
espesor 5cm media
espesor 7 5cm media
espesor 12 5cm media
espesor 5cm alta
espesor 7 5cm alta
espesor 12 5cm alta
Gráfico Caja y Bigotes
0 2 4 6 8 10
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 407.976 8 50.997 19.84
Dentro de 300.793 117 2.57088
Total 708.769 125
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 5.70259
Valor-P = 0.0000
espesor 5cm bajaespesor 7 5cm bajaespesor 12 5cm bajaespesor 5cm mediaespesor 7 5cm mediaespesor 12 5cm mediaespesor 5cm altaespesor 7 5cm altaespesor 12 5cm alta
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
-0.6
1.4
3.4
5.4
7.4
Me
dia
espesor 5cm bajaespesor 7 5cm bajaespesor 12 5cm bajaespesor 5cm mediaespesor 7 5cm mediaespesor 12 5cm mediaespesor 5cm altaespesor 7 5cm altaespesor 12 5cm alta
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
0
1
2
3
4
5
Me
dia
LDS=3.55
LC=2.41
LDI=1.28
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
Comparación final Media.espesor 5cm baja14 1.43429 0.759552
Comparación final Media.espesor 7 5cm ba14 0.637143 0.29463
Comparación final Media.espesor 12 5cm b14 0.766429 0.868541
Comparación final Media.espesor 5cm medi14 4.22429 1.97799
Comparación final Media.espesor 7 5cm me14 4.23429 2.28621
Comparación final Media.espesor 12 5cm m14 2.685 1.54609
Comparación final Media.espesor 5cm alta14 6.68 3.3084
Comparación final Media.espesor 7 5cm al14 5.58143 2.63418
Comparación final Media.espesor 12 5cm a14 5.31643 2.77742
126 3.50659 2.90214
Comparación final Media.espesor 5cm bajaComparación final Media.espesor 7 5cm baComparación final Media.espesor 12 5cm bComparación final Media.espesor 5cm mediComparación final Media.espesor 7 5cm meComparación final Media.espesor 12 5cm mComparación final Media.espesor 5cm altaComparación final Media.espesor 7 5cm alComparación final Media.espesor 12 5cm a
Gráfico de Dispersión
0
3
6
9
12
15
resp
ue
sta
Comparación final Media.espesor 5cm baja
Comparación final Media.espesor 7 5cm ba
Comparación final Media.espesor 12 5cm b
Comparación final Media.espesor 5cm medi
Comparación final Media.espesor 7 5cm me
Comparación final Media.espesor 12 5cm m
Comparación final Media.espesor 5cm alta
Comparación final Media.espesor 7 5cm al
Comparación final Media.espesor 12 5cm a
Gráfico Caja y Bigotes
0 3 6 9 12 15
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 551.702 8 68.9628 16.10
Dentro de 501.1 117 4.2829
Total 1052.8 125
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 3.04425
Valor-P = 0.0038
Comparación final Media.espesor 5cm bajaComparación final Media.espesor 7 5cm baComparación final Media.espesor 12 5cm bComparación final Media.espesor 5cm mediComparación final Media.espesor 7 5cm meComparación final Media.espesor 12 5cm mComparación final Media.espesor 5cm altaComparación final Media.espesor 7 5cm alComparación final Media.espesor 12 5cm a
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
-0.2
1.8
3.8
5.8
7.8
Me
dia
Comparación final Media.espesor 5cm bajaComparación final Media.espesor 7 5cm baComparación final Media.espesor 12 5cm bComparación final Media.espesor 5cm mediComparación final Media.espesor 7 5cm meComparación final Media.espesor 12 5cm mComparación final Media.espesor 5cm altaComparación final Media.espesor 7 5cm alComparación final Media.espesor 12 5cm a
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
0
2
4
6
8
Me
dia
LDS=4.97
LC=3.51
LDI=2.04
Figura 4-16. Resumen distribución del escurrimiento en condición de humedad antecedente
HÚMEDA de los espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm para intensidad Baja, Media y Alta.
Escurrimiento (l/min)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
52
3.6.2.6 Resumen de escurrimientos en condiciones de humedad antecedente SATURADA
de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm e intensidades de lluvia BAJA, MEDIA Y ALTA.
La distribución de los datos observados que se muestran en la Figura 4-17, describen un
comportamiento similar a la condición húmeda. Esto explica que un suelo saturado de 51%
promedio de contenido de agua puede tener una respuesta de escurrimiento directo similar a un
suelo Húmedo de promedio 38% de contenido de agua. El espesor más relevante en el estudio fue
de 12.5 cm, el cual fue aplicada una lluvia baja (19.4 mm/h), y presento un 56.1% de volumen
escurrido con una humedad inicial de 50.80% clasificado como saturada, es analizada como caso
significativamente diferente a los demás. Existe la posibilidad que existiera una profundidad No
saturada completamente, debido que es la mezcla de mayor espesor y permitiera así aumentar el
volumen de infiltración y redujese el escurrimiento. Ya que los tiempos pícos que son cortos en
los espesores de 5 y 7.5 cm aproximadamente de 15 min y antes de este tiempo, se generó
escurrimientos que se almacenaron superficialmente en las depresiones de la superficie y
posteriormente ocurrió el gasto pico, pero esto mismo se empezó a observar en los primeros 30
min para el espesor de 12.5 cm. Lo nombrado anteriormente es importante y abre nuevas líneas
de investigación ya que el escurrimiento no solo depende de la infiltración y humedad
antecedente, si no que influye considerablemente la perdida de suelo que genera depresiones en la
superficie, aumentando así los niveles de almacenamiento y retardando los tiempos picos donde
ocurren los gastos picos.
Los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm para lluvias media de promedio 52.54 mm/h y alta de
promedio 81.83mm/h, en condiciones saturadas de humedad inicial, de promedio 50.93%, tienen
escurrimiento que varían poco de 99.3 a 95.4%, teniéndose un comportamiento esperado, dada
las condiciones iniciales.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
53
Figura 4-17.Resumen de respuesta hidrológica en condición de humedad antecedente
SATURADA, de los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm para intensidades Baja, Media y Alta.
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
C.espesor 5cm baja8 1.60625 1.86773
C.espesor 12 5cm baja14 0.777143 0.413753
C.espesor 5cm media8 3.65625 2.88208
C.espesor 7 5cm media14 4.01143 3.11868
C.espesor 12 5cm media14 3.41429 1.37593
C.espesor 5cm alta14 6.43286 2.96896
C.espesor 7 5cm alta14 6.16 2.74981
C.espesor 12 5cm alta14 5.32786 2.76132
100 4.0783 3.04364
C.espesor 5cm bajaC.espesor 12 5cm bajaC.espesor 5cm mediaC.espesor 7 5cm mediaC.espesor 12 5cm mediaC.espesor 5cm altaC.espesor 7 5cm altaC.espesor 12 5cm alta
Gráfico de Dispersión
0
2
4
6
8
10
12
resp
ue
sta
C.espesor 5cm baja
C.espesor 12 5cm baja
C.espesor 5cm media
C.espesor 7 5cm media
C.espesor 12 5cm media
C.espesor 5cm alta
C.espesor 7 5cm alta
C.espesor 12 5cm alta
Gráfico Caja y Bigotes
0 2 4 6 8 10 12
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 369.259 7 52.7513 8.86
Dentro de 547.854 92 5.95494
Total 917.113 99
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 1.92083
Valor-P = 0.0750
C.espesor 5cm bajaC.espesor 12 5cm bajaC.espesor 5cm mediaC.espesor 7 5cm mediaC.espesor 12 5cm mediaC.espesor 5cm altaC.espesor 7 5cm altaC.espesor 12 5cm alta
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
-0.2
1.8
3.8
5.8
7.8
Me
dia
LDS=5.88
LC=4.08
LDI=2.28
C.espesor 5cm bajaC.espesor 12 5cm bajaC.espesor 5cm mediaC.espesor 7 5cm mediaC.espesor 12 5cm mediaC.espesor 5cm altaC.espesor 7 5cm altaC.espesor 12 5cm alta
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
0
2
4
6
8
Me
dia
Figura 4-18. Resumen de distribución de escurrimiento en condición de humedad
antecedente SATURADA de los espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm para intensidades Baja, Media
y Alta.
Escurrimiento (l/min)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
54
3.6.2.7 Resumen de nivel y volumen de infiltración en condición de húmeda antecedente
SECA de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm sometidos a intensidades de lluvia BAJA,
MEDIA Y ALTA.
Los niveles iniciales de la mezcla M-4, corresponde a una condición de humedad
antecedente inicial clasificada como SECA de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm. El nivel de sustrato
se obtuvo como la diferencia volumétrica con respecto al porcentaje de porosidad de la mezcla
M-4 que es de 53.44% multiplicado por el espesor a tratar, el nivel del agua se obtuvo a partir de
la ecuación (21) de multiplicar el porcentaje de humedad gravimétrica por la densidad aparente
de la M-4 que es de 0.83 g/cm3, y el nivel de almacenamiento disponible como consecuencia de
la diferencia del espesor total a tratar.(Se complementa con el Anexo D)
Es claro que al aumentar la altura o espesor de la mezcla, aumentara proporcionalmente el
nivel de almacenamiento disponible. En nuestro caso se muestras los niveles de los espesores a
tratar en la Figura 4-19. La evolución de los niveles de infiltración con respecto al tiempo para el
espesor 5 cm se muestra en la Figura 4-20. Los datos parten de una humedad inicial “Seca”, de
promedio 24.58% que equivale a un nivel de agua de 1.01 cm, pero se observa diferentes
comportamientos en la intensidad media y alta aplicada, que en los primeros 20 min tienen un
aumento considerable en su nivel de infiltración y esto es provocado por la lluvia intensa o
alturas de lámina de agua considerables, esto es valorado como una buena respuesta debido que
mucha del agua que entro al sistema, quedó almacenado y en consecuencia poca escurrió. En la
segunda parte se presentan dos aspectos al observar el descenso en la curva de nivel de
infiltración entre los minutos 20 y 25, que en primer lugar sucedió una saturación de la superficie,
no permitiendo la infiltración y dando paso al almacenamiento de agua en depresiones de la
superficie, hasta que ocurre el escurrimiento superficial, en conjunto con el segundo aspecto que,
obedece a que la tasa de precipitación fue mayor a la tasa de infiltración, en lo que genera un
escurrimiento de todo lo que llovió, y la parte final de la gráfica, donde la recta tiene una
pendiente constante, pero que está por debajo del nivel máximo del minuto 20, significa que hay
escurrimiento considerables, cercanos a límite de todo lo que llueve escurre y es importante
mencionarlo porque no sucede, es que la saturación no es total y esto permite pequeñas tasas de
infiltración.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
55
Los coeficientes de escurrimiento para esta clasificación de humedad inicial “Seca
(23.05%)” de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm corresponden a 0.88, 0.80 y 0.26.
El mejor comportamiento en el sistema pertenece a una intensidad baja, debido que la tasa
de infiltración siempre fue mayor a la de precipitación, lo cual genero una respuesta
hidrológicamente aceptable en razón de no haber saturación superficial. La tasa de infiltración
máxima para el espesor de 5 cm, es de 1.4 cm/h.
Figura 4-19. Niveles iniciales para condición de humedad antecedente SECA de los
espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm, con intensidades Baja, Media y Alta.
Figura 4-20. Niveles de infiltración para el espesor 5cm para intensidades Baja, Media y
Alta.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
56
Infiltración ocurridas durante el evento simulado del espesor de 7.5 cm (véase Figura 4-21),
en comparación al espesor de 5 cm responden de manera similar con una humedad inicial “Seca”,
promedio de.26.35% que equivale a nivel de agua a 1.76 cm. El tiempo en que sucede la
saturación superficial es aproximado a los 20 min con intensidades medias y altas. En
intensidades bajas la infiltración respondió de forma aceptable sin llegar al punto de saturación
superficial. La tasa de infiltración máxima para el espesor de 7.5 cm, fue de 1.85 cm/h.
Figura 4-21. Tasa de infiltración del espesor 7.5cm para intensidades Baja, Media y Alta.
En términos comparativos el espesor de 12.5 cm, responde mejor que los demás (véase
Figura 4-22). La forma de línea recta con pendiente constante da idea que en el sistema nunca
escurrió más de lo que entro, bajo condiciones de humedad antecedente clasificada “Seca” de
promedio 15.88% que equivale a un nivel de agua de 3.11 cm. El momento de saturación ocurre
para una intensidad alta a los 55 min, mientras en intensidad bajas y media no se presentó en los
60 minutos correspondientes a la duración de las pruebas. Y finalmente la tasa de infiltración
máxima obtenida de forma indirecta es de 3.11 cm/h.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
57
Figura 4-22. Tasa de infiltración del espesor 12.5cm para intensidades Baja, Media y Alta.
3.6.2.8 Resumen de niveles y volúmenes de infiltración de condición húmeda antecedente
HUMEDA de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm sometida a intensidades de lluvia
BAJA, MEDIA Y ALTA.
Los niveles iniciales de la mezcla M-4 corresponde a una condición de humedad
antecedente inicial clasificada como HUMEDA que compromete de forma significativa las
respuestas hidrológicas debido a que se disminuye el volumen de almacenamiento disponible de
los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm correspondientes a humedades iniciales promedio de 38.05, 40.13
y 35.69%. En la Figura 4-23, se muestra los niveles de sustrato, agua promedio y aire promedio
de los espesores a tratar.
En la Figura 4-24, se observan el comportamiento de la infiltración con respecto al tiempo.
Los espesores 5 y 7.5cm corresponden a un comportamiento similar de intensidades de lluvia
baja y media, pero la diferencia entre ambos está en la intensidad alta que el espesor de 7.5 cm
presentó una tasa de infiltración máxima y representativa de 1.13 cm/h, sin que ningunas de las
mencionadas anteriormente tenga esta valor significativo o comportamiento semejante, pero si,
similar al espesor de 12.5 cm con intensidad baja. Pero esto no quiere decir que sea una buena
respuesta hidrológica, pues tiene un volumen de escurrimiento del 90%, y solo tiene un
comportamiento bueno hasta el minuto 10 y luego de ese momento la tasas de infiltración es muy
pequeña. El espesor de 12.5 cm con intensidades baja y media, responden bien hasta el minuto
30, que es cuando sucede una saturación superficial y posterior a esto, los volumen escurridos
son ligeramente menores con respecto al volumen de entrada, pero es claro que en esta condición
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
58
de humedad promedio de 36.75% trabaja bien hasta el momento de saturación superficial (30
min). También se observa que el espesor de 12.5 cm de las intensidades medias y altas tienen una
saturación superficial entre los 25 y 20 minutos. Los coeficientes de escurrimiento para esta
clasificación de humedad inicial “Húmeda (37.96%)” de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm
corresponden a 0.9, 0.89 y 0.74. Y la tasa de infiltración máxima para los espesores de 5, 7.5 y
12.5 cm, fueron de 1.08, 1.18 y 1.70 cm/h.
Figura 4-23. Niveles iniciales para condición de humedad antecedente HÚMEDA de los
espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm, con intensidades Baja, Media y Alta.
Figura 4-24. Infiltración acumulada en los espesores 5, 7.5 y 12.5cm para intensidades Baja,
Media y Alta.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
59
3.6.2.9 Resumen de niveles y volúmenes de infiltración de condición húmeda antecedente
SATURADA de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm sometida a intensidades de lluvia
BAJA, MEDIA Y ALTA.
Igual explicación al anterior resumen, los niveles iniciales de la mezcla M-4 corresponde a
una condición de humedad antecedente clasificada como SATURADA, faltando un promedio de
9% para la respectiva saturación total, debida que no lleno los poros en su totalidad y el aire
contenido dentro de las mezclas. Pero de igual forma compromete significativamente la respuesta
hidrológica de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm correspondientes a humedades iniciales promedio
de 51.38, 50.37 y 51.48%, como se observa en la Figura 4-25, los niveles de sustrato, agua
promedio y aire promedio de los espesores mencionados.
En la Figura 4-26, se observa que en general a los 5 y 10 minutos ocurre la saturación
superficial, y no se puede analizar como una saturación completa debido que nunca llego a ello,
el cual correspondería a llenar el porcentaje de porosidad de 54.33% para tener una zona
saturada. El espesor de 12.5cm de intensidad baja tiene una respuesta aceptable considerando las
condiciones iniciales, pues en los datos observados, se aprecia que ocurre escurrimiento con tasas
de infiltración parciales muy pequeñas.
Los coeficientes de escurrimiento para esta clasificación de humedad inicial “Saturada
(51.08%)” de los espesores 5, 7.5 y 12.5 cm corresponden a 0.92, 0.97 y 0.82. y tasas de
infiltración máximas para los espesores de 5, 7.5 y 12.5 cm, fueron de 0.76, 0.69 y 1.2 cm/h.
Figura 4-25. Niveles iniciales para condición de humedad antecedente SATURADA de los
espesores de 5, 7.5 y 12,5 cm, con intensidades Baja, Media y Alta.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
60
Figura 4-26. Infiltración acumulada en los espesores 5, 7.5 y 12.5cm para intensidades Baja,
Media y Alta.
3.6.3 Funciones de ajuste pare el coeficiente de escurrimiento e infiltración en diferentes
humedades antecedentes de la mezcla M-4 del espesor 12.5 cm a tratar.
Gráfico del Modelo Ajustado
19 29 39 49 59 69
Lámina_mm
1.8
2.1
2.4
2.7
3
3.3
Tasa_In
filtra
ció
n_cm
_h
Figura 4-27. Función de ajuste para la tasa de infiltración en función de la lámina
acumulada en condición de humedad antecedente clasificada como “SECA”, (-0.995362 +
0.184455*Lám.acum-0.00195602*Lám.acum2)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
61
Gráfico del Modelo Ajustado
0 20 40 60 80
Intensidad_
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Coef_
Escurr
Figura 4-28. Función de ajuste para el coeficiente de escurrimiento en función de la
intensidad de lluvia en condición de humedad antecedente clasificada como “SECA”.
(0.0215499-0.00209076*Int+ 0.00016496*Int2)
Gráfico del Modelo Ajustado
20 30 40 50 60 70 80
Lámina_mm
1.1
1.3
1.5
1.7
1.9
Tasa_In
filtra
ció
n_cm
_h
Figura 4-29. Función de ajuste para la tasa de infiltración en función de la intensidad de
lluvia aplicada a la mezcla M-4 en condición de humedad antecedente clasificada como
“HÚMEDA”. (0.271336 + 0.0516141*Lám.Acum-0.000458543*Lám.Acum2)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
62
Gráfico del Modelo Ajustado
20 30 40 50 60 70 80
Intensidad_Húmedo
0.52
0.62
0.72
0.82
0.92
Coef_
Escur_
Húm
edo
Figura 4-30. Función de ajuste para el coeficiente de escurrimiento en función de la
intensidad de lluvia aplicada en condición de humedad antecedente clasificada como
“HÚMEDA”, de espesor 12.5 cm. (0.300075 + 0.0120828*Int-0.0000675283*Int2)
Gráfico del Modelo Ajustado
0 20 40 60 80
Lámina_mm
0.57
0.77
0.97
1.17
1.37
Tasa_In
filtra
ció
n_cm
_h
Figura 4-31. Función de ajuste de la tasa de infiltración en función de la intensidad de lluvia
aplicada a la mezcla M-4 en condición de humedad antecedente clasificada como
“SATURADA”. (1.66945-0.0509846*Lám.acum + 0.000583614*Lám.acum2)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
63
Gráfico del Modelo Ajustado
0 20 40 60 80
Intensidad_Saturado
0.56
0.66
0.76
0.86
0.96
1.06
Coef_
Escu_satu
rado
Figura 4-32. Función de ajuste para el coeficiente de escurrimiento en función de la
intensidad de lluvia aplicada en condición de humedad antecedente clasificada como
“SATURADA”, de espesor 12.5 cm. (0.106786 + 0.0275254*Int-0.000211985*Int2)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
64
3.7 EXPERIMENTACIÓN CON LLUVIA NATURAL
3.7.1 Eventos de lluvias durante el periodo de experimentación de techo verde bajo
condiciones naturales
Los techos verdes fueron terminados a finales del mes de Agosto de 2010, pero por
condiciones técnicas solo se aprobó un solo techo verde de tres existentes, por lo tanto los
análisis obedecen a un solo techo verde. El número de eventos de lluvias registrado desde la
fecha hasta diciembre del mismo año fue de 5 (véase Figura 4-33. ). Son tres intensidades
clasificadas como bajas que varían de 6.8 a 16 mm, con duraciones de 40 a 115 min, y una
intensidad clasificada en este estudio como media de 44.5 mm con duración de 60 min.
Figura 4-33. Numero de eventos desde septiembre a Diciembre 31 de 2010. Fuente:
Instalaciones de la CEA, Querétaro colgado en la página web: http://www.wunderground.com.
3.7.1.1 Primer evento: 09 de septiembre de 2010
El primer evento de lluvia fue registrado el 09 de septiembre de 2010 con hora de inicio a
las 22:10 y una humedad antecedente aproximada al 28.5%., el evento tuvo una duración de 50
min y una lámina acumulada de lluvia de 16 mm. La distribución del volumen de escurrimiento
en el tiempo se observa en la Figura 4-34.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
65
Figura 4-34. Respuesta hidrológica del techo verde el 09 de septiembre de 2010
El coeficiente de escurrimiento del techo control y verde es de 0.7 y 0.09. La tasa de
infiltración es de 1.03 cm/h (véase la Figura 4-38) y no demuestra que tenga una saturación
superficial durante el evento debido a la intensidad baja.
3.7.1.2 Segundo evento: 19 de septiembre de 2010
El evento inicio a las 20:45 con una humedad antecedente aproximado de 31.2%, de una
duración de 80 minutos con una lámina acumulada de lluvia de 6 mm. La distribución de los
escurrimiento se muestra en la Figura 4-35.
El coeficiente de escurrimiento del techo control y verde es de 0.76 y 0.0 La tasa de
infiltración es de 0.40 cm/h (véase la Figura 4-38) y no demuestra que tenga una saturación
superficial durante el evento debido a la intensidad baja
Figura 4-35. Respuesta hidrológica del techo verde el 19 de septiembre de 2010
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
66
3.7.1.3 Tercer evento: 20 de septiembre de 2010
El tercer evento inicio a las 20:30 con una humedad antecedente aproximada a 29.5%, de
una duración de 115 minutos, con una lámina acumulada de lluvia de 6.8 mm. La distribución de
los escurrimiento se muestra en la Figura 4-36.
El coeficiente de escurrimiento del techo control y verde es de 0.74 y 0.0 La tasa de
infiltración fue de 0.45 cm/h (véase la Figura 4-38) y no demuestra que tenga una saturación
superficial durante el evento debido a la intensidad baja
Figura 4-36. Respuesta hidrológica del techo verde el 20 de septiembre de 2010
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
67
3.7.1.4 Cuarto evento: 21 de septiembre de 2010
Cuarto evento de lluvia inicio a las 18:15 con una humedad antecedente promedio de
31.6%, de una duración de 60 minutos con un lámina acumulada de lluvia de 44.5 mm. La
distribución de los escurrimiento se muestra en la Figura 4-37.
El coeficiente de escurrimiento del techo control y verde es de 0.92 y 0.29. La tasa de
infiltración fue de 2.41 cm/h (véase la Figura 4-38) y no demuestra que tenga una saturación
superficial durante el evento debido a la intensidad clasificada como Media. Para observa las
tabla de datos de infiltración ver anexo F e igual manera contiene la curva característica de
humedad del suelo M-4.
Figura 4-37. Respuesta hidrológica del techo verde el 21 de septiembre de 2010
Figura 4-38. Niveles de infiltración de cada evento de lluvia registrado
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
68
3.8 VALIDACIÓN DE DATOS DE CONDICIONES NATURALES VS SIMULADAS
3.8.1 Validación de los cuatro eventos de lluvia natural.
A continuación se muestra un resumen de los parámetros de respuesta encontrados en la
mezcla M-4, coeficiente de escurrimiento en la Tabla 4-4 y tasa de infiltración en la Tabla 4-5
bajo condiciones de lluvia simulada.
.
Tabla 4-4. Coeficientes de escurrimiento promedio (adimensional).
Espesor/condición de
humedad inicial.
5 cm 7.5 cm 12.5 cm
Seco (0 a 33.64%) 0.88 0.80 0.26
Húmedo (33.65a 41.15%) 0.90 0.89 0.69
Saturado (41.16 a 55%) 0.92 0.90 0.82
Tabla 4-5. Tasas de infiltración máxima promedio (cm/h).
Espesor/condición de
humedad inicial.
5 cm 7.5 cm 12.5 cm
Seco (0 a 33.64%) 1.05 1.40 2.58
Húmedo (33.65a 41.15%) 0.83 0.81 1.46
Saturado (41.16 a 55%) 0.64 0.60 0.89
Primero: determinar el porcentaje de humedad antecedente del techo verde para cada uno
de los eventos registrados (Columna 5 de la Tabla 4-6), posteriormente se clasificó la humedad
antecedente de cada evento mediante el uso de la Figura 4-6, el cual clasifica la humedad como;
Seco, Húmedo y saturado (véase columna 6 de la Tabla 4-6), que es muy significativa para el uso
de las funciones de tendencia de coef. De escurrimiento y tasa de infiltración.
Segundo: determinar el coeficiente de escurrimiento mediante el uso de la función de
tendencia que se muestra en la Figura 4-28 (Columna 9 de la Tabla 4-6), en función del
intensidad de lluvia natural de los eventos registrados (Columna 4 de la Tabla 4-6).
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
69
Tercero: determinar la tasa de infiltración mediante el uso de la función de tendencia que se
muestra en la Figura 4-27 (Columna 10 de la Tabla 4-6), en función de la lámina de lluvia
acumulada del evento registrado (Columna 2 de la Tabla 4-6).
Las columna 4 de la Tabla 4-6, es el resultado de intensidad como columna 1/(columna
2/60). Y las columnas 1, 2, 5, 7 y 8 fueron obtenidas en el techo verde.
Nota: La función de ajuste está delimitada en el uso de los parámetros de intensidad y
lámina de lluvia, desde 15 a 83 mm con duraciones máximas de una hora. Debido que el error en
el ajuste se incrementa en por fuera de las frontera de aproximado el 20% aumentando
exponencialmente, y la limitante fue debido, a que no se realizó simulaciones de lluvia por debajo
de 15 mm o superiores de 83 para observar los comportamientos del coef. de escurrimiento y tasa
de infiltración.
Tabla 4-6. Validación de datos natural Vs simulado para condicen de humedad antecedente
clasificada como “SECA”. Condición de lluvia natural Uso de funciones de
tendencia de condición
simulada
Evento de
lluvia
natural. 1
Lámina
acum.
(mm) 2
Duración
(min) 3
Intensidad
(mm/h) 4
Humedad
anteceden
te (%) 5
Clasificación
de humedad
6
Coef. De
escurrimi
ento 7
Infiltraci
ón (cm/h)
8
Coef. De
escurrimi
ento 9
Infiltracion
(cm/h) 10
09-sep-2010 16 40 27.48 28.50 SECA 0.09 1.35 0.09 1.45
19-sep-2010 6 50 7.2 31.20 SECA 0.0 0.52 *N.D. *N.D.
20-sep-2010 6.8 115 3.54 29.50 SECA 0.0 0.59 *N.D. *N.D.
21-sep-2010 44.5 60 44.5 31.60 SECA 0.29 3.15 0.26 3.33
*No disponible: En lámina de lluvia inferior a 15 mm, no aplica la función de ajuste
La validación de los datos de coeficiente de escurrimiento obtenidos en condición de lluvia
natural vs simulada, demuestran tener un comportamiento aceptable para su uso con desviaciones
estándar de 0.13 de coeficiente, error estándar de 12.00% y una efectividad de aproximado al
88%. (Véase la Figura 4-39)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
70
Gráfico Cuantil-Cuantil
0.09 0.13 0.17 0.21 0.25 0.29
Coef_Esc_Simulado
0.09
0.13
0.17
0.21
0.25
0.29
Co
ef_
Esc_
Na
tura
l
Figura 4-39. Distribución de los datos de Coef. De escurrimiento natural Vs simulado.
La 4-40, muestra un comportamiento similar a la validación de datos de coeficiente de
escurrimiento, con desviaciones estándar pequeñas de 0.22 cm/h de infiltración, erros estándar de
5.81 % y una efectividad de la función de ajuste de aproximadamente de 95%.
Gráfico Cuantil-Cuantil
1.3 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 3.7
Tasa_Inf_Simulado
1.3
1.7
2.1
2.5
2.9
3.3
3.7
Ta
sa
_In
f_N
atu
ral
Figura 4-40. Distribución de los datos de Tasa de infiltración obtenidos en condición
natural Vs Simulado.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
71
3.9 ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO
3.9.1 Conceptos para la realización de una mezcla M-4
Para el siguiente análisis de consideran los materiales y mano de obra con precios del mes
de marzo del año 2011, para ejecutar la actividad de techo verde con la mezcla M-4.
Tabla 4-7. Análisis unitario de techo verde aplicado a la mezcla M-4
PRECIOS PARA EL AÑO ESTADO
UNIDAD PRECIO UNITARIO RENDIMIENTO PRECIO UNITARIO
SIN RENDIMIENTO CON RENDIMIENTO
M3
1,437.00$ 0.0044 6.32$
M3
1,000.00$ 0.026 26.40$
M31,200.00$ 0.013 15.84$
M2350.00$ 0.17 58.33$
KG 10.00$ 0.10 1.00$
PIEZA 167.00$ 0.05 8.35$
PIEZA 5.00$ 2.00 10.00$
PASTO KIKUYO (1 M2) M212.00$ 1.00 12.00$
Total 138.25$
HORAS 18.75$ 1.00 18.75$
HORAS 18.75$ 0.10 1.88$
HORAS 18.75$ 0.65 12.19$
PEON EN: TRANSPORTE DE DE SUSTRATO A TECHO HORAS 18.75$ 0.60 11.25$
PEON EN: COLOCAR PASTO KIKUYO HORAS 18.75$ 0.35 6.56$
HORAS 18.75$ 0.30 5.63$
Total 56.25$
LOTE 5.63$ 1.00 5.63$
Total 5.63$
M2138.25$ 1.00 138.25$
M256.25$ 1.00 56.25$
M2
5.63$ 1.00 5.63$
Total 200.12$
PORCENTAJE (%) COSTOS ($) IMPORTE
10% 20.01$ 220.13$
5% 10.01$ 230.14$
10% 20.01$ 250.15$
PRECIO UNITARIO = ( C. D. + C. I. + C. IM. + C. U. )UNIDAD
250.15$ METRO CUADRADO (M2)
2.. CÁLCULO DE COSTOS INDIRECTOS
FACTORES DE INDIRECTOS, FINACIAMIENTO Y UTILIDAD
COSTOS INDIRECTOS %C.I. x (C.D.)
COSTOS POR IMPREVISTOS %C.IM. x (C.D. x C.I.)
CARGO POR UTILIDAD % C.U. X (C.D. X C.I. X C.IM.)
TOTAL PRECIO UNITARIO TECHO VERDE
MATERIALES
MANO DE OBRA
HERRAMIENTA MENOR
HERRAMIENTA MENOR
HERRAMIENTA MENOR
PEON EN : LIMPIEZA
PEON EN: PERFORACIÓN Y COLOCACACION DE TUBO PVC CON REJILLA
PEON EN: SELLADO DE GEOMEMBRANA
PEON EN: BLOQUE PARA DENTELLON Y CLAVOS PARA AJUSTAR LA GEOMEMBRANA
MANO DE OBRA
BLOQUES DE 12x10x6 DE CONCRETO DE 35 KG/CM2
ARENILLA POMEZ (PASA TAMIZ 10 MM) CON TRANSPORTE DE VOLTEO 6M3
VERMI-COMPOSTA ( 1M3) TRANSPORTE INCLUIDO
SUELO ARCILLOSO (PASA TAMIZ 10 MM) CON TRANSPORTE DE VOLTEO 6M3
GEOMEMBRANA DE ALTA CAPACIDAD (6 M2)
CLAVOS 2 1/2"
TUBOS PVC 4" HIDRAULICO
1.. CÁLCULO DE COSTOS DIRECTOS
MATERIALES
MATERIALES
ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS DE TECHO VERDE
2011 QUERETARO
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
72
V. CONCLUSIONES
La aplicación de una mezcla M-4 como alternativa para mitigar los efectos de
escurrimiento y mejorar la infiltración en techos verdes a partir de sus características físicas,
demostró buenos resultados y lo más importante es que son sustratos de fácil acceso en regiones
semi-aridas, reduciendo los costos en su implementación.
La humedad antecedente demostró tener una interacción significativamente importante con
el coeficiente de escurrimiento e infiltración, afectando el gasto pico y los escurrimientos
generados por un evento de lluvia que son parámetros importantes, y por tal razón el estudio
determino la clasificación de la humedad antecedente en Seca, húmeda y saturada (p < 0.05),
permitiendo disminuir el error de las funciones de ajuste para predecir lo valores de coeficiente
de escurrimiento e infiltración.
La mezcla M-4 de espesor 5 y 7.5cm demostró un comportamiento similar en la diferencias
del volumen de escurrimiento observado, bajo condiciones simuladas con humedad antecedente
seca en función de diferentes magnitudes de intensidades aplicadas de 7.3, 20.13 y 1.4%, en
comparación con el espesor de 12.5 cm de 88.6, 68.2 y 22.7% que mostro un comportamiento
significativamente diferente (p < 0.05).
La dinámica de la intensidad de la lluvia, afecta la capacidad de infiltración independiente
del espesor y humedad antecedente cuando la tasa de precipitación es mayor a la de infiltración,
ocasionando una saturación superficial, luego el llenado de depresiones en la superficie y
finalmente el escurrimiento superficial, este fenómeno está presente en intensidad altas pero
también se observó en intensidades bajas cuando el mayor porcentaje de lámina cayo en los
primeros 10 minutos ocasionando poca retención y mucho escurrimiento.
La creación de una mezcla M-4 de espesor de 12.5 cm, disminuye significativamente el
escurrimiento superficial, aumentando de esta manera el volumen de agua de lluvia para los
procesos de infiltración y evapotranspiración de la mezcla. Los efectos son más significativos
hasta precipitaciones de lámina de aproximadamente de 10 mm que son totalmente retenidas por
la mezcla.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
73
En términos de respuesta hidrológica, se encontró que un techo verde de espesor de 12.5
cm de mezcla M-4, contribuye de forma significativa a los parámetros de respuesta tales como;
porcentaje de escurrimiento, retención, gasto pico, tasa de infiltración y coeficiente de
escurrimiento. Demostrando así que un techo verde sometido a una lluvia natural de intensidad
media de 44.5mm/h, logra retener un 70% del volumen de agua generado, en contraste con el
techo control que retuvo solo un 8%, por tal razón se considera en este estudio como una buena
práctica de manejo (BMP’s por sus siglas en inglés) de agua pluvial en zonas urbanas.
Las funciones de ajuste para predecir la tasa de infiltración y coeficiente de escurrimiento
en función de la lámina acumulada e intensidad de lluvia según su clasificación de humedad
antecedente, tienen una probabilidad de efectividad de 88 y 95% para su predicción.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
74
VI. REFERENCIAS
Ahmad, S., Hashim, N., and Jani. Y.2006. Best Management Practices form Stormwater and
Heat Reduction using Green Roof: The Bangi Experimental Plot. School of social,
Development and Enviromental Studies, Faculty of Social Science and Humanities,
University Kebangsaan Malaysia, Bangi. Sustainability and Southeast Asia Conference,
Nov.
Bass B. 2007. Green Roofs and Green Walls: Potential Energy Savings in the Winter. Adaptation
and Impacts Research Division Environment Canada at the University of Toronto Centre
for Environment.
Cerruti M., and Bertoncello R. 2003. Urbanization and Internal Migration Patterns in Latin
America. Conference on African Migration in Comparative Perspective, Johannesburg,
South Africa, 4-7 June.Pp 23.
Chow, V. T., D. R. Maidment, y L. W. Mays. 1994. Hidrología Aplicada. Ed. McGraw–Hill.
Santafé de Bogotá. 584 p.
Comisión Estatal de Aguas; Gobierno de Querétaro (CEA), 2010. Normas y Lineamientos
Técnicos para las instalaciones de Agua Potable, Agua Tratada, Drenaje Sanitario,
Drenaje Pluvia, de los fraccionamientos y condominios de las Zonas Urbanas del Estado
de Querétaro. Santiago de Querétaro Mayo de 2010
Connelly, M., and Liu, K. 2005. Green Roof Research in British Columbia - An Overview.
NRCC, Canada, 12 pages.
Davis, M., Steadman, P., & Oreszczyn, T. 2008. Strategies for the modification or the urban
climate and the consequent impact on building energy use. Energy Policy.
DeNardo, J. C., A. R. Jarrett, et al. 2005. “Stormwater mitigation and surface temperature
reduction by green roofs.” Transactions of the Asae 48(4): 1491-1496.
Department of Building, SDE, National University of Singapore, Singapore. The 23rd
Conference on Passive and Low Energy Architecture. 6-8 September, Geneva, Switzerland.
Dimoudi, A., and M. Nikolopoulou. 2003. Vegetation in the urban environment: Microclimatic
analysis and benefits. Energy Build. 35:69–76.
Dingman S.L. 2002. Physical Hydrology, 2nd edition. Prentice-Hall, Inc., New Jersey, pp. 646.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
75
Getter Kristin L. and Bradley Rowe D.2006. The Role of Extensive Green Roofs in Sustainable
Development. Hortscience 41(5):1276–1285.
Hathaway, A. M., Hunt, W. F., y Jennings, G. D. 2008. A field study of green roof hydrologic and
water quality performance. American society of agricultural and biological engineers.
Henderson V. 2003. The Urbanization Process and Economic Growth: The So-What Question.
Journal of Economic Growth, 8, 47-71.
Hillel, D. (1980). Environmental soil physics.
Hilten, R., T. M. Lawrence and E. W. Tollner. 2008. Modeling Stormwater Runoff from Green
Roofs with HYDRUS-1D. Journal of Hydrology, 358, 288– 293.
Horton, R.E. (1933). “The role of infiltration in the hydrological cycle.” Trans. American
Geophys. Union, 14: 446-460
Jian, Y., Bacall, A., Jones, B., Hammer, W., Kluz, E., Sonan. 2006. Design of a green demo
building in a hot humid city in China.
Köhler, M. and M. Keeley. 2005. The green roof tradition in Germany: The example of Berlin.
Pp 108–112. in Hoffman, L. and W. McDonough, editors. eds. Green Roofs Ecological
Design and Construction. New York: Schiffer.
Lanham, J. K. (2007). Thermal Performance of Green Roofs in Cold Climates. Master of Science
(Engineering) Thesis, Queen´s University, Kingston, Ontario, Canada, 190 pp.
Lanham, J. K. 2007. Thermal performance of green roofs in cold climates. Kingston, Ontario,
Canada: Queen´s University.
Lerum, V. 2004. Green roof turning white. Arizona State University. Arizona.
Lucas R., E.2004. Life Earnings and Rural-Urban Migration. Journal of Political Economy,
112(1) 29-59.
Lutz, W; W. C. Sanderson; and S. Scherbov (Eds). 2004. The end of World population growth in
the 21st Century: New challenges for human capital formation and sustainable
development. Earthscan, London, UK. 326 pp.
Maidment, D.R. 1992. “Handbook of Hydrology”Ed. McGraw-Hill, Inc. USA
McCuen, R.H., 1989. Hydrologic Analysis and Design. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ.
Molotoch, H. 2005. The City as a Growth Machine: Toward a political economy of place. In:
Kleniewski, N. Cities and Society. Blackwell Publishing. Oxford, UK. Pp. 15-27.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
76
Monterusso, M.A., Rowe D. B., Rugh C. L., and Russell D.K. 2004. Runoff water quantity and
quality from green roof systems. Acta Hortic. 639:369–376.
Moran A., Hunt B., and Jennings G. 2003. A North Carolina field study to evaluate greenroof
runoff quality, runoff quantity, and plant growth. ASAE Paper 032303.Am. Soc. ofAgric.
Eng., St. Joseph,MI.
Mulder C., H. 2006. Population and housing: A two-sided relationship. Demographic Research:
15(13): 401-412
Niachou, A., Papakonstantinou K. M., Santamouris A., Tsangras S., and G. Mihalakakou. 2001.
Analysis of the green roof ther mal properties and investigation of its energy performance.
Energy Build. 33:719–729.
Novotny V., Clark D., Griffin R. and Booth D. 2000. Risk based urban watershed management
under conflicting objectives. Proc. 1st World water Congress of the international water
association (IWA), Paris, France, July 3-7, Book 5 Water Resources and Waste
Management, pp. 144-151.
Overview. Conference. 2005. Greening Rooftops for Sustainable Communities, Washington,
D.C., May 5-6, pp. 1-17.
Palacios, V. E. 1980. Estimación de los Requerimientos de Agua de los Cultivos para Conocer el
Cuando y Cuanto Regar. Departamento de Irrigación, Universidad Autónoma Chapingo,
Chapingo, México.
Roberts, S. 2008. Altering existing buildings in the UK. (Elsevier, Ed.) Energy policy .
Robertson C. 2006. A green roof build-out analysis for the University of Cincinnati: Quantifying
the reduction of stormwater runoff. Thesis. University of Cincinnati.Cincinnati. Pp 111.
Rogers, P. 1994. Hydrology and water quality. In: W. B. Meyer and B. I., Turner II (Eds),
Changes in land use and land cover. A global perspective. Cambridge University Press,
Cambridge. Pp. 231-258.
Rowe, D.B., Rugh C.L., VanWoert N., Monterusso M.A., and Russell D.K.. 2003. Green roof
slope, substrate depth, and vegetation influence runoff. In Proc. of 1st North American
Green Roof Conf.: Greening Rooftops for Sustainable Communities, Chicago. 29–30 May.
Pp. 354–362. The Cardinal Group, Toronto.
Ruíz C., C. 1999. Población y migraciones rurales en México: Hipótesis para otro siglo.
Economía, sociedad y territorio, II( 5), 239-257.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
77
SARH (Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos). 1978. Recomendaciones para el
Diseño y Revisión de Estructuras para el Control de Avenidas. México, D.F. 296 p.
Shuster D., J. Bonta, H. Thurston, E. Warnemuende and D. R. Smith. 2005. Impacts of
impervious surface on watershed hydrology: A review. Urban Water Journal 2(4): 263-275.
Soil Conservation Service, 1986. Urban Hydrology for Small Watersheds. Department of
Agriculture, Washington, D.C. Technical Release. No. 55, U.S.
VanWoert, N., D. Bradley, J. Andresen, C. Rugh, R. Fernandez, and L. Xiao. 2005. Green Roof
stormwater Retention: Effects of Roof Surface, Slope, and Media Depth. Journal Environ.
Qual. 34:1036–1044.
Vecchia, F., Givoni, B., and Silva, A.2006. Predicting thermal performance of occupied houses.
The 18th
Conference on Passive and Low Energy, PLEA 2001,Florianopolis, Brazil.
Wong, N.H., Y. Chen, C.L. Ong, and A. Sia. 2003. Investigation of thermal benefits of rooftop
garden in the tropical environment. Build. Environ. 38:261–270.
Yu, C., and Hien, W., N.2006. A green experiment conducted in the tropical climate.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
ANEXO A
PROPIEDADES HIDRO-FÍSICAS DE LAS MEZCLAS EXPERIMENTADAS
Tabla 1.Contenido de humedad de las mezclas
MEZCLA Wi + Wch
(g)
Wi (g) Wch (g) Ws + Wch
(g)
Ws (g) HUMEDAD
(%)
M-1 2537 2004 533 2226.6 1693.6 15.49
M-2 2649.2 2008.2 641 2373.2 1732.2 13.74
M-3 2525.2 2008.5 516.7 2283 1766.3 12.06
M-4 2555 2006.7 548.3 2360.3 1812 9.70
M-5 2595.3 2002.3 593 2439.1 1846.1 7.80
Dónde:
Wi=Peso húmedo (g)
Ws=Peso Seco (g)
Wch=Peso charona (g)
Tabla 2. Densidad aparente de las mezclas MEZCLA Ws + Wc
(g)
Wc
(g)
Ws
(g)
Vt
(cm3)
Densidad
aparente (g/cm3)
ρb
promedio
(g/cm3)
M-1 556 527 504 73 72 71 483 455 433 684.1 684.1 684.05 0.71 0.67 0.63 0.67
M-2 608 531 492 61 71 70 547 460 422 684.1 684.1 684.05 0.80 0.67 0.62 0.70
M-3 612 589 545 70 70 71 542 519 474 684.1 684.1 684.05 0.79 0.76 0.69 0.75
M-4 472 457 410 70 68 68 402 389 342 456 456 456 0.88 0.85 0.75 0.83
M-5 481 462 453 68 77 77 413 385 376 456 456 456 0.91 0.84 0.82 0.86
Dónde:
ρb = Densidad aparente (g/cm3)
Ws = Peso del sustrato, (g)
Wc = Peso del cilindro (g)
Vt = Volumen total, (g)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
2
Tabla 3. Densidad aparente de los sustratos
SUSTRATO Wpssw (g) Wpw (g) Ws (g) Temp
(°C) ρa g/cm
3) ρs
(g/cm3)
Composta 781.64 726.13 246.2 27 0.996 1.29
Suelo 774.45 738.4 78.82 26 0.996 1.84
Pómez Promedio de la Tabla 4 2.08
Tabla 4. Densidad aparente de piedra pómez con diferente granulometría
Diámetro
(mm) ρs (g/cm
3)
Piedra Pomez
1 2.41
2 2.16
4.76 1.64
6.3 1.94
9.52 2.24
Tabla 5. Contribución lineal de los sustratos con respecto proporción del sustrato en la
mezcla
MEZCLA ρs (g/cm3)
M-1 1.92
M-2 1.87
M-3 1.83
M-4 1.78
M-5 1.73
Dónde:
ρs = Densidad partículas, (g/cm3)
Mpss = Masa del picnómetro más suelo, (g)
Mpw = Masa del picnómetro más agua, (g)
Mpv = Masa del picnómetro vacío, (g)
Mpssw = Masa del picnómetro más suelo y agua, (g)
ρa = Densidad del agua a determinada temperatura, (g/cm3)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
3
Tabla 6. Porosidad de las mezclas evaluadas
MEZCLA ρb
(g/cm3)
ρs
(g/cm3)
POROSIDAD
(%)
M-1 0.67 1.92 65.17
M-2 0.70 1.87 62.80
M-3 0.75 1.83 59.02
M-4 0.83 1.78 53.44
M-5 0.86 1.73 50.47
Tabla 7. Capacidad de campo de las mezclas MEZCLA PSS (g) PSH + PC (g) PC (g) PSH (g) C.C. (%) Media C.C.
M-1 483 455 433 803 750 713 73 72 71 730 678 642 51.1 49.01 48.27 49.47
M-2 547 460 422 897 762 695 61 71 70 836 691 625 52.8 50.22 48.10 50.39
M-3 542 519 474 897 864 801 70 70 71 827 794 730 52.6 52.99 54.01 53.19
M-4 402 389 342 712 681 618 70 68 68 642 613 550 59.7 57.58 60.82 59.37
M-5 413 385 376 723 689 679 68 77 77 655 612 602 58.6 58.96 60.11 59.22
Dónde:
CC = Capacidad de Campo, (%)
PSH = Peso del Sustrato Húmedo, (g)
PSS = Peso del Sustrato Seco, (g)
PC = Peso del cilindro (g)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
ANEXO B
HIETOGRAMAS DE LLUVIAS SIMULADAS APLICADO A LOS ESPESORES 5, 7.5 Y
12.5 CM
Tabla 1. Lámina de lluvia para el espesor de 5cm a diferentes intensidades aplicadas
seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado
Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm)
0 0 1.5 1.8 1.1 0 0 2.5 0.8 2.1 9.1 5.6
5 3.6 2.9 0.5 2.3 10 6.9 7.6 8.2 7.6 9.8 8.5 8.6
10 2.8 3.1 4.1 3.3 5.1 6.1 5.2 5.5 6.8 8.6 6.6 7.3
15 1.6 2.6 2.3 2.2 6.9 4.6 4 5.2 9.5 6.5 9.9 8.6
20 1.6 2.3 1.5 1.8 6.1 4.3 2.3 4.2 8.3 6.1 6.4 6.9
25 1.5 2.3 1.8 1.9 3.3 4.3 4.5 4.0 4.5 6.1 5.3 5.3
30 1.8 2.3 3.3 2.5 3.7 4.3 4.1 4.0 5.1 6.1 8 6.4
35 2.3 3.1 0 1.8 3.05 4.1 0 2.4 4.1 5.8 10.9 6.9
40 1.8 2.8 0 1.5 3.7 3.8 0 2.5 5 5.3 3.9 4.7
45 2.3 2.3 0 1.5 4.3 5.3 0 3.2 5.9 7.5 5 6.1
50 2.3 2.1 0 1.5 3.1 5.1 0 2.7 4.1 7.3 8.1 6.5
55 1.8 3.1 0 1.6 3.7 7 0 3.6 5 12.9 5.7 7.9
60 2.3 2.4 0 1.6 5.7 9.4 0 5.0 7.8 13.3 5.3 8.8
Total 25.7 32.8 15.3 58.65 65.2 30.2 73.7 97.4 92.7
Promedio24.60 51.35 89.80
Promedio
5 cm 5 cm 5 cm
Intensidad Baja Intensidad Media Intensidad Alta
24.60 51.35
Tiempo
(min)
Promedio Promedio
87.93
.
Figura 1. Hietograma de la simulación del espesor de 5 cm a diferentes intensidades
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
2
Tabla 2. Lámina de lluvia para el espesor de 7.5cm a diferentes intensidades aplicadas
seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado
Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm)
0 0.8 0.8 0 0.8 0 0 0 0.0 0 1.9 0 0.6
5 0.5 0.8 0 0.7 9.1 6.3 12.6 9.3 7.1 8 7.8 7.6
10 1 1 0 1.0 6.3 5.7 10.4 7.5 7 7.8 7.6 7.5
15 0.8 0.5 0 0.7 7 6.5 5.7 6.4 8.9 7.5 8.9 8.4
20 0.8 0.5 0 0.7 6.1 6.5 4.8 5.8 8.9 7.1 8.2 8.1
25 1 0.5 0 0.8 3.9 6.3 5.1 5.1 6.3 6.5 7.3 6.7
30 0.8 0.8 0 0.8 3.6 3.5 3.1 3.4 5.1 6.5 7.5 6.4
35 0.8 0.5 0 0.7 2.9 5.9 2.7 3.8 5.2 6.1 9.4 6.9
40 1 0.5 0 0.8 3.7 5.8 3.1 4.2 5.1 5.9 5.1 5.4
45 0.5 0.8 0 0.7 3.8 9.3 3.3 5.5 5.5 6.5 5 5.7
50 1 0.5 0 0.8 3.7 4.2 3.5 3.8 4.3 6.9 7.4 6.2
55 2 0.5 0 1.3 3.6 2.7 2.1 2.8 4.9 8.3 6.3 6.5
60 0.3 0.5 0 0.4 4.5 2.5 2.1 3.0 7.2 7.6 6.3 7.0
Total 11.3 8.2 0 58.2 65.2 58.5 75.5 86.6 86.8
Promedio82.97
Tiempo
(min)
Promedio Promedio Promedio
7.5 cm 7.5 cm 7.5 cm
60.69.75
Intensidad Alta
9.75 60.63 82.97
Intensidad Baja Intensidad Media
.
Figura 2. Hietograma de la simulación del espesor de 7.5 cm a diferentes intensidades
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
3
Tabla 3. Lámina de lluvia para el espesor de 12.5cm a diferentes intensidades aplicadas
seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado
Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm)
0 1.8 1.5 3.1 2.1 2.4 3.3 3.3 3.0 2.3 5.3 3 3.5
5 1.5 1.8 1 1.4 2.8 3 3.6 3.1 5.1 5.8 4.8 5.2
10 1.5 1.8 1.3 1.5 2.5 3.8 4.1 3.5 5.6 6.9 6.1 6.2
15 1.3 1.5 1.5 1.4 2.5 4.6 3.8 3.6 5.1 6.6 5.1 5.6
20 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 4.8 3.8 3.7 5.6 5.8 7.1 6.2
25 1.5 1.5 1.5 1.5 2.8 4.6 3.6 3.7 4.8 4.8 6.6 5.4
30 1.8 1.3 1.3 1.5 2.3 3.3 3.4 3.0 6.4 7.4 6.6 6.8
35 1.5 1.8 1.5 1.6 2.8 3.8 3.3 3.3 4.8 6.4 5.8 5.7
40 1.3 1.5 1.3 1.4 2.8 4.8 3.9 3.8 5.1 7.1 9.4 7.2
45 1.3 1.3 1.5 1.4 3 3.8 4.8 3.9 5.8 6.9 6.6 6.4
50 1.8 1.8 1.3 1.6 2.8 3.8 4.5 3.7 5.8 5.1 6.9 5.9
55 1.5 1.8 1.3 1.5 3 3.6 4.3 3.6 4.8 6.4 6.4 5.9
60 1.5 1.5 1.3 1.4 3.8 3.6 3.7 3.7 3.8 1.8 2.5 2.7
Total 19.8 20.6 19.4 36 50.8 50.1 65 76.3 76.9
Promedio
Tiempo
(min)
Promedio Promedio Promedio
19.93 45.63 72.7372.7319.93 45.63
12.5 cm 12.5 cm
Intensidad AltaIntensidad Baja
12.5 cm
Intensidad Media
Figura 3. Hietograma de la simulación del espesor de 12.5 cm a diferentes intensidades
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
4
Tabla 4. Promedio de lámina para todos los eventos y espesores.
Baja Media Alta
Lamina (mm) Lamina (mm) Lamina (mm)
0 1.3 1.3 3.3
5 1.5 6.9 7.2
10 2.0 5.5 7.0
15 1.4 5.1 7.6
20 1.3 4.6 7.1
25 1.4 4.3 5.8
30 1.6 3.5 6.5
35 1.4 3.2 6.5
40 1.2 3.5 5.8
45 1.2 4.2 6.1
50 1.3 3.4 6.2
55 1.5 3.3 6.7
60 1.1 3.9 6.2
Total 18.09 52.54 81.83
Promedio
Tiempo
(min)
Todos los espesor
Intensidad promedio
50.82
Figura 4. Hietograma típico promedio de lluvia simulada a intensidades baja, media y alta.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
ANEXO C
PORCENTAJES DE HUMEDAD ANTECEDENTE OBSERVADO ANTES DE LA
SIMULACIÓN
Tabla 1. Humedad antecedente observada (Seca, Media y Alta), para el espesor 5 cm.
seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado
% humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad
Antes 32.8% 41.1% 51.9% 42.0% 22.0% 39.4% 53.6% 38.3% 18.9% 33.7% 51.5% 34.7%
Total 32.8% 41.1% 51.9% 22.0% 39.4% 53.6% 18.9% 33.7% 51.5%
Promedio
Realizado
5 cm
Promedio
5 cmPromedio PromedioIntensidad Baja Intensidad Media Intensidad Alta
42.0% 38.3% 34.7%42.0% 38.3% 34.7%
5 cm
Figura 1. Distribución del porcentaje de humedad para el espesor 5 cm.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
2
Tabla 2. Humedad antecedente observada (Seca, Media y Alta), para el espesor 5 cm.
seco Húmedo Saturado seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado
% humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad
Antes 37.5% 46.1% 41.8% 24.7% 41.7% 54.8% 40.4% 16.8% 32.6% 52.1% 33.8%
Total 37.5% 46.1% 24.7% 41.7% 54.8% 16.8% 32.6% 52.1%
Promedio
Realizado
7.5 cmPromedio
7.5 cmPromedio PromedioIntensidad Baja Intensidad Media Intensidad Alta
41.8% 40.4% 33.8%41.8% 40.4% 33.8%
7.5 cm
.
Figura 2. Distribución del porcentaje de humedad para el espesor 7.5 cm
Tabla 3. Humedad antecedente observada (Seca, Media y Alta), para el espesor 12.5 cm.
seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado seco Humedo Saturado
% humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad % humedad
Antes 14.4% 36.5% 50.8% 33.9% 22.9% 37.0% 42.7% 34.2% 17.4% 33.6% 50.8% 33.9%
Total 14.4% 36.5% 50.8% 22.9% 37.0% 42.7% 17.4% 33.6% 50.8%
Promedio
Realizado
12.5 cmPromedio
12.5 cmPromedio PromedioIntensidad Baja Intensidad Media Intensidad Alta
33.9% 34.2% 33.9%33.9% 34.2% 33.9%
12.5 cm
Figura 3. Distribución del porcentaje de humedad para el espesor 12.5 cm.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
3
Tabla 4. Desviación típica de las muestras.
Clasificación Muestras MediaDesviación
típica
Seco 9 23.60% 7.65%
Húmedo 9 37.55% 4.34%
Saturado 9 51.04% 3.67%
Total 27 37.40% 12.58%
* Datos provenientes de Statgraphics Centurion
Tabla 5. Tabla ANOVA
Fuente Muestras GIMedia
cuadradoRazón F
Entre 3389.72 2 1694.86 52.89
Dentro de 727.84 24 30.22
Total 4117.56 26
Levene´s
Valor -P* Datos provenientes de Statgraphics Centurion
Verificación de la varianza
2.51
0.1057
Para un valor P=0.0
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
Seco 9 23.6 7.65474
Húmedo 9 37.5556 4.34687
Saturado 9 51.0444 3.67291
27 37.4 12.5844
Seco HúmedoSaturado
Gráfico de Dispersión
14
24
34
44
54
64
resp
ue
sta
Seco
Húmedo
Saturado
Gráfico Caja y Bigotes
14 24 34 44 54 64
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 3389.72 2 1694.86 55.89
Dentro de 727.844 24 30.3269
Total 4117.56 26
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 2.51844
Valor-P = 0.1017
Seco HúmedoSaturado
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
20
30
40
50
60
Me
dia
Seco HúmedoSaturado
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
23
28
33
38
43
48
53
Me
dia
LDS=41.15
LC=37.40
LDI=33.65
Figura 4. Distribución del porcentaje de humedad antecedente.
SnapStat: Comparación Varias Muestras
Muestra Recuento Media Sigma
Seco 9 23.6 7.65474
Húmedo 9 37.5556 4.34687
Saturado 9 51.0444 3.67291
27 37.4 12.5844
Seco HúmedoSaturado
Gráfico de Dispersión
14
24
34
44
54
64
resp
ue
sta
Seco
Húmedo
Saturado
Gráfico Caja y Bigotes
14 24 34 44 54 64
respuesta
Tabla ANOVA
Suma de Media
Fuente Cuadrados Gl Cuadrado Razón-F
Entre 3389.72 2 1694.86 55.89
Dentro de 727.844 24 30.3269
Total 4117.56 26
Valor-P = 0.0000
Verificación de Varianza
Levene's: 2.51844
Valor-P = 0.1017
Seco HúmedoSaturado
Gráfico de Medias
Con intervalos LSD del 95.0%
20
30
40
50
60
Me
dia
Seco HúmedoSaturado
Gráfico ANOM
Con 95% Límites de Decisión
23
28
33
38
43
48
53
Me
dia
LDS=41.15
LC=37.40
LDI=33.65
Figura 5. Rango de humedad para la clasificación de humedad antecedente.
% de Humedad inicial
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
ANEXO D
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO PARA LOS ESPESORES DE 5, 7.5
Y 12.5 EN DIFERENTES CONDICONES DE HUMEDAD ANTECEDENTE.
Tabla 1. Escurrimientos generados en condición de humedad SECA.
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 1.3 0.0 0.8 1.8 0.00 0.00 0.00
5 1.5 1.6 0.5 1.5 0.44 0.04 0.02
10 2.0 2.8 1.0 1.5 1.59 0.10 0.06
15 1.4 1.6 0.8 1.3 1.37 0.11 0.09
20 1.3 1.6 0.8 1.5 1.20 0.32 0.09
25 1.4 1.5 1.0 1.5 1.63 0.74 0.08
30 1.6 1.8 0.8 1.8 1.95 0.93 0.08
35 1.4 1.4 0.8 1.5 1.75 0.94 0.08
40 1.2 1.8 1.0 1.3 1.50 0.98 0.08
45 1.2 2.3 0.5 1.3 1.48 0.96 0.08
50 1.3 2.3 1.0 1.8 1.85 0.89 0.08
55 1.5 1.8 2.0 1.5 1.15 0.77 0.09
60 1.1 1.3 0.3 1.5 1.35 0.80 0.08
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.16 0.81 0.00
Total 18.1 21.8 11.3 19.8 17.4 8.4 0.9
Escurrio (l) 79.9% 74.2% 4.6%
Retuvo (l) 20.1% 25.8% 95.4%
Tpico (min) 15 25 60
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA BAJA
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 1.3 0.0 0.0 2.4 0.00 0.00 0.00
5 6.9 9.0 9.1 2.8 1.48 1.34 0.04
10 5.5 5.1 6.3 2.5 3.58 2.81 0.09
15 5.1 6.9 7.0 2.5 6.65 3.20 0.09
20 4.6 6.1 6.1 2.5 5.37 3.58 0.09
25 4.3 3.3 3.9 2.8 5.75 4.97 0.09
30 3.5 3.7 3.6 2.3 4.22 3.83 0.10
35 3.2 3.1 2.9 2.8 4.43 3.67 0.10
40 3.5 3.7 3.7 2.8 4.18 4.42 0.10
45 4.2 4.3 3.8 3.0 3.63 3.63 0.11
50 3.4 3.1 3.7 2.8 4.91 4.00 0.94
55 3.3 3.7 3.6 3.0 3.45 3.27 1.33
60 3.9 5.7 4.5 3.8 4.41 4.15 1.82
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.59 0.57 0.75
Total 52.5 57.7 58.2 36.0 52.7 43.4 5.6
Escurrio (l) 91.3% 74.6% 15.7%
Retuvo (l) 8.7% 25.4% 84.3%
Tpico (min) 10 0 55
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA MEDIA
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
2
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 5.6 0.0 0.0 2.3 0.00 0.00 0.00
5 8.6 7.6 7.1 5.1 2.40 0.30 0.23
10 7.3 6.8 7.0 5.6 6.26 4.05 1.63
15 8.6 9.5 8.9 5.1 8.95 5.82 2.87
20 6.9 8.3 8.9 5.6 9.20 6.57 2.46
25 5.3 4.5 6.3 4.8 9.20 6.90 3.49
30 6.4 5.1 5.1 6.4 4.22 8.22 3.07
35 6.9 4.1 5.2 4.8 4.43 4.73 4.50
40 4.7 5.0 5.1 5.1 4.18 4.95 3.31
45 6.1 5.9 5.5 5.8 4.78 6.31 3.66
50 6.5 4.1 4.3 5.8 6.45 6.25 4.56
55 7.9 5.0 4.9 4.8 3.45 6.25 4.10
60 8.8 7.8 7.2 3.8 4.41 4.41 4.14
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.59 4.41 0.11
Total 89.8 73.7 75.5 65.0 68.5 69.2 38.1
Escurrio (l) 93.0% 91.6% 58.7%
Retuvo (l) 7.0% 8.4% 41.3%
Tpico (min) 10 10 30
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA ALTA
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
3
Tabla 2. Escurrimientos generados en condición de humedad “HUMEDA”.
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 1.3 1.5 0.8 1.5 0.00 0.00 0.00
5 1.5 1.9 0.8 1.8 1.09 0.42 0.05
10 2.0 1.1 1.0 1.8 1.37 0.60 0.08
15 1.4 1.6 0.5 1.5 1.36 0.46 0.12
20 1.3 1.3 0.5 1.5 1.72 0.86 0.15
25 1.4 2.3 0.5 1.5 1.36 0.69 0.24
30 1.6 2.3 0.8 1.3 1.46 0.59 0.26
35 1.4 1.1 0.5 1.8 1.76 1.34 1.47
40 1.2 1.8 0.5 1.5 2.87 0.79 1.51
45 1.2 2.3 0.8 1.3 2.44 0.68 1.96
50 1.3 2.1 1.0 1.8 1.87 0.73 0.93
55 1.5 2.7 1.3 1.8 1.42 0.67 2.64
60 1.1 1.4 1.3 1.5 1.28 0.69 1.32
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.08 0.40 0.00
Total 18.1 23.4 10.3 20.6 20.1 8.9 10.7
Escurrio (l) 85.8% 86.5% 52.0%
Retuvo (l) 14.2% 13.5% 48.0%
Tpico (min) 15 25 60
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA BAJA
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 1.3 0.0 0.0 3.3 0.00 0.00 0.00
5 6.9 6.9 6.3 3.0 5.37 3.45 0.14
10 5.5 6.1 5.7 3.8 5.02 4.60 0.83
15 5.1 4.6 6.5 4.6 3.77 4.83 2.13
20 4.6 4.3 6.5 4.8 4.68 6.52 4.18
25 4.3 4.3 6.3 4.6 5.10 5.52 3.20
30 3.5 4.3 3.5 3.3 4.35 4.28 4.53
35 3.2 4.1 5.9 3.8 4.03 6.52 2.42
40 3.5 3.8 5.8 4.8 3.30 4.86 4.22
45 4.2 5.3 9.3 3.8 3.53 8.46 3.37
50 3.4 5.1 4.2 3.8 5.60 4.26 3.07
55 3.3 7.0 2.7 3.6 7.32 2.08 4.52
60 3.9 9.4 2.5 3.6 6.37 3.27 3.28
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.70 0.63 1.70
Total 52.5 65.2 65.2 50.8 59.1 59.3 37.6
Escurrio (l) 90.7% 90.9% 74.0%
Retuvo (l) 9.3% 9.1% 26.0%
Tpico (min) 10 0 55
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA MEDIA
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 5.6 2.1 1.9 5.3 0.00 0.00 0.00
5 8.6 9.8 8.0 5.8 6.13 3.73 1.62
10 7.3 8.6 7.8 6.9 7.67 5.52 3.87
15 8.6 6.5 7.5 6.6 6.45 7.55 5.75
20 6.9 6.1 7.1 5.8 6.52 7.19 5.63
25 5.3 6.1 6.5 4.8 7.82 6.93 8.43
30 6.4 6.1 6.5 7.4 7.67 6.38 5.75
35 6.9 5.8 6.1 6.4 6.52 5.50 6.14
40 4.7 5.3 5.9 7.1 6.39 5.39 8.05
45 6.1 7.5 6.5 6.9 6.78 5.50 7.16
50 6.5 7.3 6.9 5.1 7.32 6.73 6.82
55 7.9 12.9 8.3 6.4 10.35 7.27 9.20
60 8.8 13.3 7.6 1.8 13.27 9.82 4.81
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.63 0.63 1.20
Total 89.8 97.4 86.6 76.3 93.5 78.1 74.4
Escurrio (l) 96.0% 90.2% 82.9%
Retuvo (l) 4.0% 9.8% 17.1%
Tpico (min) 10 10 30
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA ALTA
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
4
Tabla 3. Escurrimientos generados en condición de humedad “SATURADO”.
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 1.3 1.8 0.0 3.1 0.00 0.00 0.00
5 1.5 0.5 0.0 1.0 0.80 0.00 0.22
10 2.0 4.1 0.0 1.3 0.86 0.00 0.11
15 1.4 2.3 0.0 1.5 5.75 0.00 0.77
20 1.3 1.5 0.0 1.5 2.62 0.00 0.69
25 1.4 1.8 0.0 1.5 1.77 0.00 0.86
30 1.6 3.3 0.0 1.3 0.71 0.00 1.07
35 1.4 0.0 0.0 1.5 0.34 0.00 1.07
40 1.2 0.0 0.0 1.3 0.00 0.00 1.02
45 1.2 0.0 0.0 1.5 0.00 0.00 1.08
50 1.3 0.0 0.0 1.3 0.00 0.00 1.11
55 1.5 0.0 0.0 1.3 0.00 0.00 1.21
60 1.1 0.0 0.0 1.3 0.00 0.00 1.17
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.50
Total 18.1 15.3 0.0 19.4 12.9 0.0 10.9
Escurrio (l) 84.0% #¡DIV/0! 56.1%
Retuvo (l) 16.0% #¡DIV/0! 43.9%
Tpico (min) 15 60
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA BAJA
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 1.3 2.5 0.0 3.3 0.00 0.00 0.00
5 6.9 7.6 12.6 3.6 6.90 11.58 2.80
10 5.5 5.2 10.4 4.1 8.13 8.66 4.09
15 5.1 4.0 5.7 3.8 2.82 6.37 4.29
20 4.6 2.3 4.8 3.8 2.13 5.66 3.90
25 4.3 4.5 5.1 3.6 4.27 2.83 4.41
30 3.5 4.1 3.1 3.4 4.52 3.26 3.92
35 3.2 0.0 2.7 3.3 0.48 3.83 2.79
40 3.5 0.0 3.1 3.9 0.00 2.56 3.41
45 4.2 0.0 3.3 4.8 0.00 2.71 4.19
50 3.4 0.0 3.5 4.5 0.00 2.72 4.98
55 3.3 0.0 2.1 4.3 0.00 2.08 4.29
60 3.9 0.0 2.1 3.7 0.00 3.27 3.68
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.00 0.63 1.05
Total 52.5 30.2 58.5 50.1 29.2 56.2 47.8
Escurrio (l) 96.8% 96.0% 95.4%
Retuvo (l) 3.2% 4.0% 4.6%
Tpico (min) 10 0 55
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA MEDIA
Tiempo
Lluvia
Promedio
(mm)
Lluvia 5cm
(mm)
Lluvia 7.5cm
(mm)
Lluvia 12.5cm
(mm)
Escurrimiento 5 cm
(l)
Escurrimiento 7.5
cm (l)
Escurrimiento 12.5
cm (l)
0 5.6 9.1 0.0 3.0 0.00 0.00 0.00
5 8.6 8.5 7.8 4.8 6.52 6.48 1.78
10 7.3 6.6 7.6 6.1 7.47 7.46 3.87
15 8.6 9.9 8.9 5.1 7.67 8.92 5.75
20 6.9 6.4 8.2 7.1 10.32 8.16 5.63
25 5.3 5.3 7.3 6.6 8.05 6.90 8.43
30 6.4 8.0 7.5 6.6 6.35 6.73 5.75
35 6.9 10.9 9.4 5.8 8.82 9.70 6.14
40 4.7 3.9 5.1 9.4 9.88 7.20 8.05
45 6.1 5.0 5.0 6.6 5.98 4.45 7.16
50 6.5 8.1 7.4 6.9 6.52 6.52 6.82
55 7.9 5.7 6.3 6.4 6.47 7.38 9.20
60 8.8 5.3 6.3 2.5 5.41 5.41 4.81
80 0.0 0.0 0.0 0.0 0.60 0.93 1.20
Total 89.8 92.7 86.8 76.9 90.0 86.2 74.6
Escurrio (l) 97.1% 99.3% 97.0%
Retuvo (l) 2.9% 0.7% 3.0%
Tpico (min) 10 10 30
DATOS OBSERVADOS DE ESCURRIMIENTO EN LLUVIA ALTA
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
5
Tree Diagram for 9 Variables
Single Linkage
Euclidean distances
espesor
7 5
cm
alta
espesor
5cm
alta
espesor
12 5
cm
alta
espesor
7 5
cm
media
espesor
5cm
media
espesor
12 5
cm
baja
espesor
12 5
cm
media
espesor
7 5
cm
baja
espesor
5cm
baja
1
2
3
4
5
6
7
8
Lin
kage D
ista
nce
Figura 1. Agrupamiento de espesores con respecto al escurrimiento e intensidad generada
de condición de humedad antecedente “HUMEDA”.
Tree Diagram f or 8 Variables
Single Linkage
Euclidean distances
espesor
7 5
cm
alta
espesor
5cm
alta
espesor
7 5
cm
media
espesor
5cm
media
espesor
12 5
cm
alta
espesor
12 5
cm
media
espesor
12 5
cm
baja
espesor
5cm
baja
2
3
4
5
6
7
8
9
Lin
kage D
ista
nce
Figura 1 Agrupamiento de espesores con respecto al escurrimiento e intensidad generada
de condición de humedad antecedente “SATURADO”.
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
ANEXO E
DETERMINACIÓN DE LA TASA DE INFILTRACIÓN
Las siguientes tablas son para determinar el volumen almacenado en el sistema (l) y la tasa
de infiltración (cm/h), por lo cual se utilizaron variable de entrada y salida. Antes de realizarlo se
hizo un sumario por espesores e intensidades de lluvia.
Variable de entrada: duración del evento simulado (min), humedad antecedente (%),
espesor de la mezcla (cm), densidad aparente de la mezcla M-4 (g/cm3).
Variable de salida: Nivel del sustrato (cm), agua (cm) y aire (cm) con respecto al espesor a
tratar, volumen de infiltración (l) y nivel de infiltración (cm)
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
2
Tabla 1. Intensidades de lluvia y escurrimiento en condición seca
Tiempo (min)Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)Lluvia Alta (mm)
Escurrimiento Bajo
(l)
Escurrimiento Media
(l)
Escurrimiento Alta
(l)
0 0.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00
5 1.6 9.0 7.6 0.44 1.48 2.40
10 2.8 5.1 6.8 1.59 3.58 6.26
15 1.6 6.9 9.5 1.37 6.65 8.95
20 1.6 6.1 8.3 1.20 5.37 9.20
25 1.5 3.3 4.5 1.63 5.75 9.20
30 1.8 3.7 5.1 1.95 4.22 4.22
35 1.4 3.1 4.1 1.75 4.43 4.43
40 1.8 3.7 5.0 1.50 4.18 4.18
45 2.3 4.3 5.9 1.48 3.63 4.78
50 2.3 3.1 4.1 1.85 4.91 6.45
55 1.8 3.7 5.0 1.15 3.45 3.45
60 1.3 5.7 7.8 1.35 4.41 4.41
80 0.0 0.0 0.0 0.16 0.59 0.59
Total 21.8 57.7 73.7 17.4 52.7 68.5
ESPESOR DE 5 CM - Condición Seca
Tiempo (min)Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)Lluvia Alta (mm)
Escurrimiento Bajo
(l)
Escurrimiento Media
(l)
Escurrimiento Alta
(l)
0 0.8 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00
5 0.5 9.1 7.1 0.04 1.34 0.30
10 1.0 6.3 7.0 0.10 2.81 4.05
15 0.8 7.0 8.9 0.11 3.20 5.82
20 0.8 6.1 8.9 0.32 3.58 6.57
25 1.0 3.9 6.3 0.74 4.97 6.90
30 0.8 3.6 5.1 0.93 3.83 8.22
35 0.8 2.9 5.2 0.94 3.67 4.73
40 1.0 3.7 5.1 0.98 4.42 4.95
45 0.5 3.8 5.5 0.96 3.63 6.31
50 1.0 3.7 4.3 0.89 4.00 6.25
55 2.0 3.6 4.9 0.77 3.27 6.25
60 0.3 4.5 7.2 0.80 4.15 4.41
80 0.0 0.0 0.81 0.57 4.41
Total 11.3 58.2 75.5 8.4 43.4 69.2
ESPESOR DE 7.5 CM- Condición seca
Tiempo (min)Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)Lluvia Alta (mm)
Escurrimiento Bajo
(l)
Escurrimiento Media
(l)
Escurrimiento Alta
(l)
0 1.8 2.4 2.3 0.00 0.00 0.00
5 1.5 2.8 5.1 0.02 0.04 0.23
10 1.5 2.5 5.6 0.06 0.09 1.63
15 1.3 2.5 5.1 0.09 0.09 2.87
20 1.5 2.5 5.6 0.09 0.09 2.46
25 1.5 2.8 4.8 0.08 0.09 3.49
30 1.8 2.3 6.4 0.08 0.10 3.07
35 1.5 2.8 4.8 0.08 0.10 4.50
40 1.3 2.8 5.1 0.08 0.10 3.31
45 1.3 3.0 5.8 0.08 0.11 3.66
50 1.8 2.8 5.8 0.08 0.94 4.56
55 1.5 3.0 4.8 0.09 1.33 4.10
60 1.5 3.8 3.8 0.08 1.82 4.14
80 0.0 0.0 0.0 0.00 0.75 0.11
Total 19.8 36.0 65.0 0.9 5.6 38.1
ESPESOR DE 12.5 CM- Condición seca
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
3
Tabla 2. Niveles de infiltración para el espesor 5cm, de intensidades baja, media y alta
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 3.49 2.42 5.91 1.59 7.50 0.8 0.8 0.80 0.80
5 3.49 2.46 5.95 1.55 7.50 0.5 1.3 0.46 1.26
10 3.49 2.55 6.04 1.46 7.50 0.9 2.2 0.90 2.16
15 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 0.7 2.9 0.70 2.85
20 3.49 2.67 6.16 1.34 7.50 0.5 3.3 0.48 3.33
25 3.49 2.69 6.19 1.31 7.50 0.3 3.6 0.26 3.59
30 3.49 2.69 6.19 1.31 7.50 -0.1 3.5 0.00 3.59
35 3.49 2.69 6.19 1.31 7.50 -0.1 3.3 0.00 3.59
40 3.49 2.70 6.19 1.31 7.50 0.0 3.3 0.02 3.61
45 3.49 2.70 6.19 1.31 7.50 -0.5 2.9 0.00 3.61
50 3.49 2.71 6.20 1.30 7.50 0.1 3.0 0.11 3.73
55 3.49 2.83 6.32 1.18 7.50 1.2 4.2 1.23 4.96
60 3.49 2.83 6.32 1.18 7.50 -0.5 3.7 0.00 4.96
80 3.49 2.83 6.32 1.18 7.50 -0.8 2.9 0.00 4.96
Total 3.49 2.67 6.32 1.34 7.50 2.91 2.91 0.35 4.96
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 3.49 1.54 5.03 2.47 7.50 0.00 0.00 0.00
5 3.49 2.32 5.81 1.69 7.50 7.76 7.76 7.76 7.76
10 3.49 2.67 6.16 1.34 7.50 3.49 11.25 3.49 11.25
15 3.49 3.05 6.54 0.96 7.50 3.80 15.05 3.80 15.05
20 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 2.52 17.57 2.52 17.57
25 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -1.07 16.50 0.00 17.57
30 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -0.23 16.27 0.00 17.57
35 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -0.77 15.50 0.00 17.57
40 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -0.72 14.79 0.00 17.57
45 3.49 3.31 6.81 0.69 7.50 0.17 14.96 0.17 17.74
50 3.49 3.31 6.81 0.69 7.50 -0.30 14.65 0.00 17.74
55 3.49 3.35 6.84 0.66 7.50 0.33 14.99 0.33 18.07
60 3.49 3.38 6.88 0.62 7.50 0.36 15.34 0.36 18.43
80 3.49 3.38 6.88 0.62 7.50 -0.57 14.77 0.00 18.43
Total 3.49 3.06 6.88 0.95 7.50 14.77 14.77 1.42 18.43
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 3.49 1.04 4.54 2.96 7.50 0.00 0.00 0.00
5 3.49 1.72 5.22 2.28 7.50 6.80 6.80 6.80 6.80
10 3.49 2.02 5.51 1.99 7.50 2.95 9.75 2.95 9.75
15 3.49 2.33 5.82 1.68 7.50 3.08 12.83 3.08 12.83
20 3.49 2.56 6.05 1.45 7.50 2.33 15.16 2.33 15.16
25 3.49 2.56 6.05 1.45 7.50 -0.60 14.56 0.00 15.16
30 3.49 2.56 6.05 1.45 7.50 -3.12 11.45 0.00 15.16
35 3.49 2.61 6.10 1.40 7.50 0.47 11.91 0.47 15.63
40 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 0.15 12.06 0.15 15.78
45 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 -0.81 11.25 0.00 15.78
50 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 -1.95 9.30 0.00 15.78
55 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 -1.35 7.95 0.00 15.78
60 3.49 2.90 6.39 1.11 7.50 2.79 10.74 2.79 18.57
80 3.49 2.90 6.39 1.11 7.50 -4.41 6.32 0.00 18.57
Total 3.49 2.41 6.39 1.60 7.50 6.32 6.32 1.43 18.57
24.75%
Humedad antecedente SECA e intensidades MEDIA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)=
Espesor Mezcla (cm)= 7.5
ρb (g/cm3)= 0.83
16.79%
53.44%
53.44%
Porosidad (%) =
37.51%
53.44%Porosidad (%) =
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad antecedente SECA e intensidades ALTA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 7.5
Humedad antecedente SECA e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)=
ρb (g/cm3)= 0.83
7.5
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
4
Tabla 3. Niveles de infiltración para el espesor 7.5cm, de condición SECA de intensidades
baja, media y alta
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 3.49 2.42 5.91 1.59 7.50 0.8 0.8 0.80 0.80
5 3.49 2.46 5.95 1.55 7.50 0.5 1.3 0.46 1.26
10 3.49 2.55 6.04 1.46 7.50 0.9 2.2 0.90 2.16
15 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 0.7 2.9 0.70 2.85
20 3.49 2.67 6.16 1.34 7.50 0.5 3.3 0.48 3.33
25 3.49 2.69 6.19 1.31 7.50 0.3 3.6 0.26 3.59
30 3.49 2.69 6.19 1.31 7.50 -0.1 3.5 0.00 3.59
35 3.49 2.69 6.19 1.31 7.50 -0.1 3.3 0.00 3.59
40 3.49 2.70 6.19 1.31 7.50 0.0 3.3 0.02 3.61
45 3.49 2.70 6.19 1.31 7.50 -0.5 2.9 0.00 3.61
50 3.49 2.71 6.20 1.30 7.50 0.1 3.0 0.11 3.73
55 3.49 2.83 6.32 1.18 7.50 1.2 4.2 1.23 4.96
60 3.49 2.83 6.32 1.18 7.50 -0.5 3.7 0.00 4.96
80 3.49 2.83 6.32 1.18 7.50 -0.8 2.9 0.00 4.96
Total 3.49 2.67 6.32 1.34 7.50 2.91 2.91 0.35 4.96
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 3.49 1.54 5.03 2.47 7.50 0.00 0.00 0.00
5 3.49 2.32 5.81 1.69 7.50 7.76 7.76 7.76 7.76
10 3.49 2.67 6.16 1.34 7.50 3.49 11.25 3.49 11.25
15 3.49 3.05 6.54 0.96 7.50 3.80 15.05 3.80 15.05
20 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 2.52 17.57 2.52 17.57
25 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -1.07 16.50 0.00 17.57
30 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -0.23 16.27 0.00 17.57
35 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -0.77 15.50 0.00 17.57
40 3.49 3.30 6.79 0.71 7.50 -0.72 14.79 0.00 17.57
45 3.49 3.31 6.81 0.69 7.50 0.17 14.96 0.17 17.74
50 3.49 3.31 6.81 0.69 7.50 -0.30 14.65 0.00 17.74
55 3.49 3.35 6.84 0.66 7.50 0.33 14.99 0.33 18.07
60 3.49 3.38 6.88 0.62 7.50 0.36 15.34 0.36 18.43
80 3.49 3.38 6.88 0.62 7.50 -0.57 14.77 0.00 18.43
Total 3.49 3.06 6.88 0.95 7.50 14.77 14.77 1.42 18.43
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 3.49 1.04 4.54 2.96 7.50 0.00 0.00 0.00
5 3.49 1.72 5.22 2.28 7.50 6.80 6.80 6.80 6.80
10 3.49 2.02 5.51 1.99 7.50 2.95 9.75 2.95 9.75
15 3.49 2.33 5.82 1.68 7.50 3.08 12.83 3.08 12.83
20 3.49 2.56 6.05 1.45 7.50 2.33 15.16 2.33 15.16
25 3.49 2.56 6.05 1.45 7.50 -0.60 14.56 0.00 15.16
30 3.49 2.56 6.05 1.45 7.50 -3.12 11.45 0.00 15.16
35 3.49 2.61 6.10 1.40 7.50 0.47 11.91 0.47 15.63
40 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 0.15 12.06 0.15 15.78
45 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 -0.81 11.25 0.00 15.78
50 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 -1.95 9.30 0.00 15.78
55 3.49 2.62 6.11 1.39 7.50 -1.35 7.95 0.00 15.78
60 3.49 2.90 6.39 1.11 7.50 2.79 10.74 2.79 18.57
80 3.49 2.90 6.39 1.11 7.50 -4.41 6.32 0.00 18.57
Total 3.49 2.41 6.39 1.60 7.50 6.32 6.32 1.43 18.57
24.75%
Humedad antecedente SECA e intensidades MEDIA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)=
Espesor Mezcla (cm)= 7.5
ρb (g/cm3)= 0.83
16.79%
53.44%
53.44%
Porosidad (%) =
37.51%
53.44%Porosidad (%) =
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad antecedente SECA e intensidades ALTA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 7.5
Humedad antecedente SECA e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)=
ρb (g/cm3)= 0.83
7.5
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
5
Tabla 4. Niveles de infiltración para el espesor 12.5cm de condición SECA de intensidades
baja, media y alta
Tiempo (min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 5.82 1.67 7.49 5.01 12.50 1.8 1.8 1.80 1.80
5 5.82 1.82 7.64 4.86 12.50 1.5 3.3 1.48 3.28
10 5.82 1.96 7.78 4.72 12.50 1.4 4.7 1.44 4.71
15 5.82 2.08 7.90 4.60 12.50 1.2 5.9 1.21 5.93
20 5.82 2.22 8.04 4.46 12.50 1.4 7.3 1.41 7.34
25 5.82 2.37 8.19 4.31 12.50 1.4 8.8 1.42 8.76
30 5.82 2.54 8.36 4.14 12.50 1.7 10.5 1.72 10.47
35 5.82 2.68 8.50 4.00 12.50 1.4 11.9 1.42 11.90
40 5.82 2.80 8.62 3.88 12.50 1.2 13.1 1.22 13.11
45 5.82 2.92 8.74 3.76 12.50 1.2 14.3 1.22 14.33
50 5.82 3.10 8.92 3.58 12.50 1.7 16.1 1.72 16.05
55 5.82 3.24 9.06 3.44 12.50 1.4 17.5 1.41 17.47
60 5.82 3.38 9.20 3.30 12.50 1.4 18.9 1.42 18.88
80 5.82 3.38 9.20 3.30 12.50 0.0 18.9 0.00 18.88
Total 5.82 2.58 9.20 4.10 12.50 18.88 18.88 1.35 18.88
Tiempo (min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 5.82 2.61 8.43 4.07 12.50 2.4 2.4 2.40 2.40
5 5.82 2.89 8.71 3.79 12.50 2.8 5.2 2.76 5.16
10 5.82 3.13 8.95 3.55 12.50 2.4 7.6 2.41 7.57
15 5.82 3.37 9.19 3.31 12.50 2.4 10.0 2.41 9.98
20 5.82 3.61 9.43 3.07 12.50 2.4 12.4 2.41 12.39
25 5.82 3.88 9.70 2.80 12.50 2.7 15.1 2.71 15.10
30 5.82 4.10 9.92 2.58 12.50 2.2 17.3 2.20 17.30
35 5.82 4.37 10.19 2.31 12.50 2.7 20.0 2.70 20.01
40 5.82 4.65 10.47 2.03 12.50 2.7 22.7 2.70 22.71
45 5.82 4.93 10.75 1.75 12.50 2.9 25.6 2.89 25.60
50 5.82 5.12 10.94 1.56 12.50 1.9 27.5 1.86 27.46
55 5.82 5.29 11.11 1.39 12.50 1.7 29.1 1.67 29.13
60 5.82 5.49 11.31 1.19 12.50 2.0 31.1 1.98 31.11
80 5.82 5.49 11.31 1.19 12.50 -0.8 30.4 0.00 31.11
Total 5.82 4.21 11.31 2.47 12.50 30.35 30.35 2.22 31.11
Tiempo (min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración (mm)filtración acum
(mm)
0 5.82 2.04 7.86 4.64 12.50 2.3 2.3 2.30 2.30
5 5.82 2.52 8.34 4.16 12.50 4.9 7.2 4.87 7.17
10 5.82 2.92 8.74 3.76 12.50 4.0 11.1 3.97 11.14
15 5.82 3.14 8.96 3.54 12.50 2.2 13.4 2.23 13.37
20 5.82 3.46 9.28 3.22 12.50 3.1 16.5 3.14 16.51
25 5.82 3.59 9.41 3.09 12.50 1.3 17.8 1.31 17.82
30 5.82 3.92 9.74 2.76 12.50 3.3 21.1 3.33 21.15
35 5.82 3.95 9.77 2.73 12.50 0.3 21.4 0.30 21.44
40 5.82 4.13 9.95 2.55 12.50 1.8 23.2 1.79 23.24
45 5.82 4.34 10.16 2.34 12.50 2.1 25.4 2.14 25.37
50 5.82 4.47 10.29 2.21 12.50 1.2 26.6 1.24 26.61
55 5.82 4.54 10.36 2.14 12.50 0.7 27.3 0.70 27.31
60 5.82 4.54 10.36 2.14 12.50 -0.3 27.0 0.00 27.31
80 5.82 4.54 10.36 2.14 12.50 -0.1 26.9 0.00 27.31
Total 5.82 3.72 10.36 2.96 12.50 26.86 26.86 1.95 27.31
14.36%
53.44%
22.88% Espesor Mezcla (cm)=
Humedad Antecedente (%)=
Porosidad (%) =
Porosidad (%) =
Humedad Antecedente (%)=
Humedad antecedente SECA e intensidades ALTA
Humedad antecedente SECA e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12.5
Porosidad (%) =
Espesor Mezcla (cm)= 12.5
ρb (g/cm3)= 0.83
12.5
ρb (g/cm3)= 0.83
ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad antecedente SECA e intensidades MEDIA
53.44%
17.40%
53.44%
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
6
Tabla 5. Intensidades de lluvia y escurrimiento en condición Húmeda
Tiempo (min)Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)Lluvia Alta (mm)
Escurrimiento
Bajo (l)
Escurrimiento
Media (l)
Escurrimiento
Alta (l)
0 1.5 0.0 2.1 0.00 0.00 0.00
5 1.9 6.9 9.8 1.09 5.37 6.13
10 1.1 6.1 8.6 1.37 5.02 7.67
15 1.6 4.6 6.5 1.36 3.77 6.45
20 1.3 4.3 6.1 1.72 4.68 6.52
25 2.3 4.3 6.1 1.36 5.10 7.82
30 2.3 4.3 6.1 1.46 4.35 7.67
35 1.1 4.1 5.8 1.76 4.03 6.52
40 1.8 3.8 5.3 2.87 3.30 6.39
45 2.3 5.3 7.5 2.44 3.53 6.7850 2.1 5.1 7.3 1.87 5.60 7.32
55 2.7 7.0 12.9 1.42 7.32 10.35
60 1.4 9.4 13.3 1.28 6.37 13.27
80 0.0 0.0 0.0 0.08 0.70 0.63
Total 23.4 65.2 97.4 20.1 59.1 93.5
ESPESOR DE 5 CM- Condición Húmeda
Tiempo (min)Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)Lluvia Alta (mm)
Escurrimiento
Bajo (l)
Escurrimiento
Media (l)
Escurrimiento
Alta (l)
0 0.8 0.0 1.9 0.00 0.00 0.00
5 0.8 6.3 8.0 0.42 3.45 3.73
10 1.0 5.7 7.8 0.60 4.60 5.52
15 0.5 6.5 7.5 0.46 4.83 7.55
20 0.5 6.5 7.1 0.86 6.52 7.19
25 0.5 6.3 6.5 0.69 5.52 6.93
30 0.8 3.5 6.5 0.59 4.28 6.38
35 0.5 5.9 6.1 1.34 6.52 5.50
40 0.5 5.8 5.9 0.79 4.86 5.39
45 0.8 9.3 6.5 0.68 8.46 5.50
50 1.0 4.2 6.9 0.73 4.26 6.73
55 1.3 2.7 8.3 0.67 2.08 7.27
60 1.3 2.5 7.6 0.69 3.27 9.82
80 0.0 0.0 0.40 0.63 0.63
Total 10.3 65.2 86.6 8.9 59.3 78.1
ESPESOR DE 7.5 CM- Condición Húmeda
Tiempo (min)Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)Lluvia Alta (mm)
Escurrimiento
Bajo (l)
Escurrimiento
Media (l)
Escurrimiento
Alta (l)
0 1.5 3.3 5.3 0.00 0.00 0.00
5 1.8 3.0 5.8 0.05 0.14 1.62
10 1.8 3.8 6.9 0.08 0.83 3.87
15 1.5 4.6 6.6 0.12 2.13 5.75
20 1.5 4.8 5.8 0.15 4.18 5.63
25 1.5 4.6 4.8 0.24 3.20 8.43
30 1.3 3.3 7.4 0.26 4.53 5.75
35 1.8 3.8 6.4 1.47 2.42 6.14
40 1.5 4.8 7.1 1.51 4.22 8.05
45 1.3 3.8 6.9 1.96 3.37 7.16
50 1.8 3.8 5.1 0.93 3.07 6.82
55 1.8 3.6 6.4 2.64 4.52 9.20
60 1.5 3.6 1.8 1.32 3.28 4.81
80 0.0 0.0 0.0 0.00 1.70 1.20
Total 20.6 50.8 76.3 10.7 37.6 74.4
ESPESOR DE 12.5 CM- Condición Húmeda
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
7
Tabla 6. Niveles de infiltración para el espesor 5cm de condición HÚMEDA de
intensidades baja, media y alta
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel
Agua (cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 2.33 1.51 3.84 1.16 5.00 1.50 1.50 1.50 1.50
5 2.33 1.59 3.92 1.08 5.00 0.81 2.31 0.81 2.31
10 2.33 1.59 3.92 1.08 5.00 -0.27 2.04 0.00 2.31
15 2.33 1.62 3.95 1.05 5.00 0.24 2.27 0.24 2.55
20 2.33 1.62 3.95 1.05 5.00 -0.42 1.85 0.00 2.55
25 2.33 1.71 4.04 0.96 5.00 0.94 2.80 0.94 3.49
30 2.33 1.80 4.12 0.88 5.00 0.84 3.64 0.84 4.33
35 2.33 1.80 4.12 0.88 5.00 -0.66 2.98 0.00 4.33
40 2.33 1.80 4.12 0.88 5.00 -1.07 1.91 0.00 4.33
45 2.33 1.80 4.12 0.88 5.00 -0.14 1.77 0.00 4.33
50 2.33 1.82 4.15 0.85 5.00 0.23 2.00 0.23 4.56
55 2.33 1.95 4.27 0.73 5.00 1.28 3.28 1.28 5.84
60 2.33 1.96 4.29 0.71 5.00 0.12 3.40 0.12 5.96
80 2.33 1.96 4.29 0.71 5.00 -0.08 3.33 0.00 5.96
Total 2.33 1.75 4.29 0.92 5.00 3.33 3.33 0.43 5.96
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel
Agua (cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 2.33 1.63 3.96 1.04 5.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5 2.33 1.79 4.12 0.88 5.00 1.53 1.53 1.53 1.53
10 2.33 1.90 4.22 0.78 5.00 1.08 2.62 1.08 2.62
15 2.33 1.98 4.31 0.69 5.00 0.83 3.45 0.83 3.45
20 2.33 1.98 4.31 0.69 5.00 -0.38 3.07 0.00 3.45
25 2.33 1.98 4.31 0.69 5.00 -0.80 2.26 0.00 3.45
30 2.33 1.98 4.31 0.69 5.00 -0.05 2.22 0.00 3.45
35 2.33 1.99 4.31 0.69 5.00 0.07 2.28 0.07 3.52
40 2.33 2.04 4.36 0.64 5.00 0.50 2.78 0.50 4.01
45 2.33 2.21 4.54 0.46 5.00 1.77 4.55 1.77 5.78
50 2.33 2.21 4.54 0.46 5.00 -0.50 4.05 0.00 5.78
55 2.33 2.21 4.54 0.46 5.00 -0.32 3.73 0.00 5.78
60 2.33 2.51 4.84 0.16 5.00 3.03 6.76 3.03 8.81
80 2.33 2.51 4.84 0.16 5.00 -0.70 6.06 0.00 8.81
Total 2.33 2.07 4.84 0.61 5.00 6.06 6.06 0.63 8.81
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel
Agua (cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 2.33 1.61 3.93 1.07 5.00 2.10 2.10 2.10 2.10
5 2.33 1.97 4.30 0.70 5.00 3.67 5.77 3.67 5.77
10 2.33 2.07 4.39 0.61 5.00 0.93 6.70 0.93 6.70
15 2.33 2.07 4.40 0.60 5.00 0.05 6.75 0.05 6.75
20 2.33 2.07 4.40 0.60 5.00 -0.42 6.33 0.00 6.75
25 2.33 2.07 4.40 0.60 5.00 -1.72 4.62 0.00 6.75
30 2.33 2.07 4.40 0.60 5.00 -1.57 3.05 0.00 6.75
35 2.33 2.07 4.40 0.60 5.00 -0.72 2.33 0.00 6.75
40 2.33 2.07 4.40 0.60 5.00 -1.09 1.24 0.00 6.75
45 2.33 2.14 4.47 0.53 5.00 0.72 1.96 0.72 7.47
50 2.33 2.14 4.47 0.53 5.00 -0.02 1.94 0.00 7.47
55 2.33 2.40 4.73 0.27 5.00 2.55 4.49 2.55 10.02
60 2.33 2.40 4.73 0.27 5.00 0.03 4.52 0.03 10.05
80 2.33 2.40 4.73 0.27 5.00 -0.63 3.89 0.00 10.05
Total 2.33 2.11 4.73 0.56 5.00 3.89 3.89 0.72 10.05
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades BAJA
32.83%Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 5
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.8353.44%
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades MEDIA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 539.37%
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 533.66%
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades ALTA
53.44%Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.8353.44%
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
8
Tabla 7. Niveles de infiltración para el espesor 7.5cm de condición HÚMEDA de
intensidades baja, media y alta
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración
(L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 3.49 2.95 6.44 1.06 7.50 0.8 0.8 0.80 0.80
5 3.49 2.99 6.48 1.02 7.50 0.4 1.2 0.38 1.18
10 3.49 3.03 6.52 0.98 7.50 0.4 1.6 0.40 1.59
15 3.49 3.03 6.52 0.98 7.50 0.0 1.6 0.04 1.63
20 3.49 3.03 6.52 0.98 7.50 -0.4 1.3 0.00 1.63
25 3.49 3.03 6.52 0.98 7.50 -0.2 1.1 0.00 1.63
30 3.49 3.05 6.54 0.96 7.50 0.2 1.3 0.21 1.84
35 3.49 3.05 6.54 0.96 7.50 -0.8 0.4 0.00 1.84
40 3.49 3.05 6.54 0.96 7.50 -0.3 0.2 0.00 1.84
45 3.49 3.06 6.56 0.94 7.50 0.1 0.3 0.12 1.95
50 3.49 3.09 6.58 0.92 7.50 0.3 0.5 0.27 2.22
55 3.49 3.15 6.65 0.85 7.50 0.6 1.2 0.64 2.86
60 3.49 3.21 6.71 0.79 7.50 0.6 1.8 0.61 3.47
80 3.49 3.21 6.71 0.79 7.50 -0.4 1.4 0.00 3.47
Total 3.49 3.07 6.71 0.94 7.50 1.39 1.39 0.25 3.47
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración
(L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 3.49 2.60 6.09 1.41 7.50 0.00 0.00 0.00 0.00
5 3.49 2.88 6.37 1.13 7.50 2.85 2.85 2.85 2.85
10 3.49 2.99 6.48 1.02 7.50 1.10 3.95 1.10 3.95
15 3.49 3.16 6.65 0.85 7.50 1.67 5.62 1.67 5.62
20 3.49 3.16 6.65 0.85 7.50 -0.02 5.60 0.00 5.62
25 3.49 3.24 6.73 0.77 7.50 0.78 6.38 0.78 6.40
30 3.49 3.24 6.73 0.77 7.50 -0.78 5.61 0.00 6.40
35 3.49 3.24 6.73 0.77 7.50 -0.62 4.99 0.00 6.40
40 3.49 3.33 6.82 0.68 7.50 0.94 5.93 0.94 7.34
45 3.49 3.41 6.91 0.59 7.50 0.84 6.77 0.84 8.18
50 3.49 3.41 6.91 0.59 7.50 -0.05 6.71 0.00 8.18
55 3.49 3.48 6.97 0.53 7.50 0.62 7.34 0.62 8.80
60 3.49 3.48 6.97 0.53 7.50 -0.77 6.57 0.00 8.80
80 3.49 3.48 6.97 0.53 7.50 -0.63 5.94 0.00 8.80
Total 3.49 3.22 6.97 0.79 7.50 5.94 5.94 0.63 8.80
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración
(L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 3.49 2.22 5.71 1.79 7.50 1.90 1.90 1.90 1.90
5 3.49 2.65 6.14 1.36 7.50 4.27 6.17 4.27 6.17
10 3.49 2.87 6.37 1.13 7.50 2.28 8.45 2.28 8.45
15 3.49 2.87 6.37 1.13 7.50 -0.05 8.39 0.00 8.45
20 3.49 2.87 6.37 1.13 7.50 -0.09 8.30 0.00 8.45
25 3.49 2.87 6.37 1.13 7.50 -0.43 7.87 0.00 8.45
30 3.49 2.89 6.38 1.12 7.50 0.12 7.99 0.12 8.57
35 3.49 2.95 6.44 1.06 7.50 0.60 8.60 0.60 9.17
40 3.49 3.00 6.49 1.01 7.50 0.51 9.11 0.51 9.68
45 3.49 3.10 6.59 0.91 7.50 1.00 10.10 1.00 10.68
50 3.49 3.12 6.61 0.89 7.50 0.18 10.28 0.18 10.85
55 3.49 3.22 6.71 0.79 7.50 1.03 11.31 1.03 11.89
60 3.49 3.22 6.71 0.79 7.50 -2.22 9.09 0.00 11.89
80 3.49 3.22 6.71 0.79 7.50 -0.63 8.46 0.00 11.89
Total 3.49 2.93 6.71 1.07 7.50 8.46 8.46 0.85 11.89
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades BAJA
46.08%Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)=
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.8353.44%
7.5
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades MEDIA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 7.541.71%
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)=32.61%
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades ALTA
0.8353.44%Porosidad (%) = ρb (g/cm3)=
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)=53.44%
7.5
0.83
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
9
Tabla 8. Niveles de infiltración para el espesor 12.5cm de condición HÚMEDA de
intensidades baja, media y alta
Tiempo (min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 5.82 3.93 9.75 2.75 12.50 1.5 1.5 1.50 1.50
5 5.82 4.11 9.93 2.57 12.50 1.8 3.3 1.75 3.25
10 5.82 4.28 10.10 2.40 12.50 1.7 5.0 1.72 4.98
15 5.82 4.42 10.24 2.26 12.50 1.4 6.4 1.38 6.35
20 5.82 4.55 10.37 2.13 12.50 1.4 7.7 1.36 7.71
25 5.82 4.68 10.50 2.00 12.50 1.3 9.0 1.26 8.97
30 5.82 4.78 10.60 1.90 12.50 1.0 10.0 1.04 10.01
35 5.82 4.82 10.64 1.86 12.50 0.3 10.3 0.33 10.34
40 5.82 4.82 10.64 1.86 12.50 0.0 10.3 0.00 10.34
45 5.82 4.82 10.64 1.86 12.50 -0.7 9.7 0.00 10.34
50 5.82 4.90 10.72 1.78 12.50 0.9 10.5 0.87 11.21
55 5.82 4.90 10.72 1.78 12.50 -0.8 9.7 0.00 11.21
60 5.82 4.92 10.74 1.76 12.50 0.2 9.9 0.18 11.39
80 5.82 4.92 10.74 1.76 12.50 0.0 9.9 0.00 11.39
Total 5.82 4.63 10.74 2.05 12.50 9.88 9.88 0.81 11.39
Tiempo (min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 5.82 4.17 9.99 2.51 12.50 3.3 3.3 3.30 3.30
5 5.82 4.46 10.28 2.22 12.50 2.9 6.2 2.86 6.16
10 5.82 4.76 10.58 1.92 12.50 3.0 9.1 2.97 9.13
15 5.82 5.00 10.82 1.68 12.50 2.5 11.6 2.47 11.60
20 5.82 5.07 10.89 1.61 12.50 0.6 12.2 0.62 12.22
25 5.82 5.21 11.03 1.47 12.50 1.4 13.6 1.40 13.62
30 5.82 5.21 11.03 1.47 12.50 -1.2 12.4 0.00 13.62
35 5.82 5.34 11.16 1.34 12.50 1.4 13.8 1.38 15.00
40 5.82 5.40 11.22 1.28 12.50 0.6 14.4 0.58 15.58
45 5.82 5.45 11.27 1.23 12.50 0.4 14.8 0.43 16.01
50 5.82 5.52 11.34 1.16 12.50 0.7 15.5 0.73 16.75
55 5.82 5.52 11.34 1.16 12.50 -0.9 14.6 0.00 16.75
60 5.82 5.55 11.37 1.13 12.50 0.3 14.9 0.32 17.07
80 5.82 5.55 11.37 1.13 12.50 -1.7 13.2 0.00 17.07
Total 5.82 5.16 11.37 1.52 12.50 13.23 13.23 1.22 17.07
Tiempo (min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 5.82 4.01 9.83 2.67 12.50 5.3 5.3 5.30 5.30
5 5.82 4.43 10.25 2.25 12.50 4.2 9.5 4.18 9.48
10 5.82 4.73 10.55 1.95 12.50 3.0 12.5 3.03 12.51
15 5.82 4.82 10.64 1.86 12.50 0.9 13.4 0.85 13.36
20 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 0.2 13.5 0.17 13.53
25 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 -3.6 9.9 0.00 13.53
30 5.82 5.00 10.82 1.68 12.50 1.7 11.5 1.65 15.18
35 5.82 5.03 10.85 1.65 12.50 0.3 11.8 0.26 15.44
40 5.82 5.03 10.85 1.65 12.50 -1.0 10.9 0.00 15.44
45 5.82 5.03 10.85 1.65 12.50 -0.3 10.6 0.00 15.44
50 5.82 5.03 10.85 1.65 12.50 -1.7 8.9 0.00 15.44
55 5.82 5.03 10.85 1.65 12.50 -2.8 6.1 0.00 15.44
60 5.82 5.03 10.85 1.65 12.50 -3.0 3.1 0.00 15.44
80 5.82 5.03 10.85 1.65 12.50 -1.2 1.9 0.00 15.44
Total 5.82 4.85 10.85 1.83 12.50 1.87 1.87 1.10 15.44
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades BAJA
36.46% Espesor Mezcla (cm)= 12.5
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)=53.44% 0.83
Humedad Antecedente (%)=
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades MEDIA
37.05%Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12.5
ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad antecedente HÚMEDA e intensidades ALTA
Porosidad (%) = 53.44%
0.83
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12.533.57%
53.44%Porosidad (%) = ρb (g/cm3)=
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
10
Tabla 9. Intensidades de lluvia y escurrimiento en condición Saturado
Tiempo
(min)
Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)
Lluvia Alta
(mm)
Escurrimiento
Bajo (l)
Escurrimiento
Media (l)
Escurrimiento
Alta (l)
0 1.8 2.5 9.1 0.00 0.00 0.00
5 0.5 7.6 8.5 0.80 6.90 6.52
10 4.1 5.2 6.6 0.86 8.13 7.47
15 2.3 4.0 9.9 5.75 2.82 7.67
20 1.5 2.3 6.4 2.62 2.13 10.32
25 1.8 4.5 5.3 1.77 4.27 8.05
30 3.3 4.1 8.0 0.71 4.52 6.35
35 0.0 0.0 10.9 0.34 0.48 8.82
40 0.0 0.0 3.9 0.00 0.00 9.88
45 0.0 0.0 5.0 0.00 0.00 5.98
50 0.0 0.0 8.1 0.00 0.00 6.52
55 0.0 0.0 5.7 0.00 0.00 6.47
60 0.0 0.0 5.3 0.00 0.00 5.41
80 0.0 0.0 0.00 0.00 0.60
Total 15.3 30.2 92.7 12.9 29.2 90.0
ESPESOR DE 5 CM- Condición Saturado
Tiempo
(min)
Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)
Lluvia Alta
(mm)
Escurrimiento
Bajo (l)
Escurrimiento
Media (l)
Escurrimiento
Alta (l)
0 0.0 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00
5 0.0 12.6 7.8 0.00 11.58 6.48
10 0.0 10.4 7.6 0.00 8.66 7.46
15 0.0 5.7 8.9 0.00 6.37 8.92
20 0.0 4.8 8.2 0.00 5.66 8.16
25 0.0 5.1 7.3 0.00 2.83 6.90
30 0.0 3.1 7.5 0.00 3.26 6.73
35 0.0 2.7 9.4 0.00 3.83 9.70
40 0.0 3.1 5.1 0.00 2.56 7.20
45 0.0 3.3 5.0 0.00 2.71 4.45
50 0.0 3.5 7.4 0.00 2.72 6.52
55 0.0 2.1 6.3 0.00 2.08 7.38
60 0.0 2.1 6.3 0.00 3.27 5.41
80 0.0 0.0 0.00 0.63 0.93
Total 0.0 58.5 86.8 0.0 56.2 86.2
ESPESOR DE 7.5 CM- Condición Saturado
Tiempo
(min)
Lluvia baja
(mm)
Lluvia Media
(mm)
Lluvia Alta
(mm)
Escurrimiento
Bajo (l)
Escurrimiento
Media (l)
Escurrimiento
Alta (l)
0 3.1 3.3 3.0 0.00 0.00 0.00
5 1.0 3.6 4.8 0.22 2.80 1.78
10 1.3 4.1 6.1 0.11 4.09 3.87
15 1.5 3.8 5.1 0.77 4.29 5.75
20 1.5 3.8 7.1 0.69 3.90 5.63
25 1.5 3.6 6.6 0.86 4.41 8.43
30 1.3 3.4 6.6 1.07 3.92 5.75
35 1.5 3.3 5.8 1.07 2.79 6.14
40 1.3 3.9 9.4 1.02 3.41 8.05
45 1.5 4.8 6.6 1.08 4.19 7.16
50 1.3 4.5 6.9 1.11 4.98 6.82
55 1.3 4.3 6.4 1.21 4.29 9.20
60 1.3 3.7 2.5 1.17 3.68 4.81
80 0.0 0.0 0.50 1.05 1.20
Total 19.4 50.1 76.9 10.9 47.8 74.6
ESPESOR DE 12.5 CM- Condición Saturado
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
11
Tabla 10. Niveles de infiltración para el espesor 5cm de condición SATURADO de
intensidades baja, media y alta
32.83%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 2.33 1.54 3.87 1.13 5.00 1.80 1.80 1.80 1.80
5 2.33 1.54 3.87 1.13 5.00 -0.30 1.50 0.00 1.80
10 2.33 1.87 4.20 0.80 5.00 3.25 4.74 3.25 5.05
15 2.33 1.87 4.20 0.80 5.00 -3.45 1.29 0.00 5.05
20 2.33 1.87 4.20 0.80 5.00 -1.12 0.17 0.00 5.05
25 2.33 1.87 4.20 0.80 5.00 0.03 0.20 0.03 5.07
30 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 2.59 2.79 2.59 7.67
35 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 -0.34 2.45 0.00 7.67
40 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 0.00 2.45 0.00 7.67
45 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 0.00 2.45 0.00 7.67
50 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 0.00 2.45 0.00 7.67
55 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 0.00 2.45 0.00 7.67
60 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 0.00 2.45 0.00 7.67
80 2.33 2.13 4.46 0.54 5.00 0.00 2.45 0.00 7.67
Total 2.33 1.97 4.46 0.70 5.00 2.45 2.45 0.55 7.67
53.61%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 2.33 2.47 4.80 0.20 5.00 2.50 2.50 2.50 2.50
5 2.33 2.54 4.87 0.13 5.00 0.70 3.20 0.70 3.20
10 2.33 2.54 4.87 0.13 5.00 -2.93 0.27 0.00 3.20
15 2.33 2.66 4.99 0.01 5.00 1.18 1.45 1.18 4.38
20 2.33 2.68 5.01 -0.01 5.00 0.17 1.62 0.17 4.55
25 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 0.23 1.85 0.23 4.78
30 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 -0.42 1.43 0.00 4.78
35 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 -0.48 0.95 0.00 4.78
40 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 0.00 0.95 0.00 4.78
45 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 0.00 0.95 0.00 4.78
50 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 0.00 0.95 0.00 4.78
55 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 0.00 0.95 0.00 4.78
60 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 0.00 0.95 0.00 4.78
80 2.33 2.70 5.03 -0.03 5.00 0.00 0.95 0.00 4.78
Total 2.33 2.66 5.03 0.01 5.00 0.95 0.95 0.34 4.78
51.49%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 2.33 3.05 5.37 -0.37 5.00 9.10 9.10 9.10 9.10
5 2.33 3.25 5.57 -0.57 5.00 1.98 11.08 1.98 11.08
10 2.33 3.25 5.57 -0.57 5.00 -0.87 10.22 0.00 11.08
15 2.33 3.47 5.80 -0.80 5.00 2.23 12.45 2.23 13.32
20 2.33 3.47 5.80 -0.80 5.00 -3.92 8.53 0.00 13.32
25 2.33 3.47 5.80 -0.80 5.00 -2.75 5.78 0.00 13.32
30 2.33 3.63 5.96 -0.96 5.00 1.65 7.43 1.65 14.97
35 2.33 3.84 6.17 -1.17 5.00 2.08 9.52 2.08 17.05
40 2.33 3.84 6.17 -1.17 5.00 -5.98 3.53 0.00 17.05
45 2.33 3.84 6.17 -1.17 5.00 -0.98 2.56 0.00 17.05
50 2.33 4.00 6.33 -1.33 5.00 1.58 4.14 1.58 18.63
55 2.33 4.00 6.33 -1.33 5.00 -0.77 3.37 0.00 18.63
60 2.33 4.00 6.33 -1.33 5.00 -0.11 3.26 0.00 18.63
80 2.33 4.00 6.33 -1.33 5.00 -0.60 2.66 0.00 18.63
Total 2.33 3.65 6.33 -0.98 5.00 2.66 2.66 1.33 18.63
Humedad antecedente SATURADO e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 5
Humedad antecedente SATURADO e intensidades MEDIA
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 5
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 5
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad antecedente SATURADO e intensidades ALTA
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
12
Tabla 11. Niveles de infiltración para el espesor 7.5cm de condición SATURADO de
intensidades baja, media y alta
0.00%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
5 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
10 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
15 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
20 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
25 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
30 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
35 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
40 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
45 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
50 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
55 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
60 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
80 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.0 0.0 0.00 0.00
Total 3.49 0.00 3.49 4.01 7.50 0.00 0.00 0.00 0.00
54.82%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 3.49 3.41 6.90 0.60 7.50 0.00 0.00 0.00 0.00
5 3.49 3.51 7.01 0.49 7.50 1.02 1.02 1.02 1.02
10 3.49 3.69 7.18 0.32 7.50 1.74 2.75 1.74 2.75
15 3.49 3.69 7.18 0.32 7.50 -0.67 2.09 0.00 2.75
20 3.49 3.69 7.18 0.32 7.50 -0.86 1.22 0.00 2.75
25 3.49 3.91 7.41 0.09 7.50 2.27 3.49 2.27 5.02
30 3.49 3.91 7.41 0.09 7.50 -0.16 3.33 0.00 5.02
35 3.49 3.91 7.41 0.09 7.50 -1.13 2.20 0.00 5.02
40 3.49 3.97 7.46 0.04 7.50 0.54 2.74 0.54 5.56
45 3.49 4.03 7.52 -0.02 7.50 0.59 3.33 0.59 6.15
50 3.49 4.11 7.60 -0.10 7.50 0.78 4.10 0.78 6.93
55 3.49 4.11 7.60 -0.10 7.50 0.02 4.13 0.02 6.95
60 3.49 4.11 7.60 -0.10 7.50 -1.17 2.96 0.00 6.95
80 3.49 4.11 7.60 -0.10 7.50 -0.63 2.33 0.00 6.95
Total 3.49 3.87 7.60 0.14 7.50 2.33 2.33 0.50 6.95
52.15%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 3.49 3.25 6.74 0.76 7.50 0.00 0.00 0.00 0.00
5 3.49 3.38 6.87 0.63 7.50 1.32 1.32 1.32 1.32
10 3.49 3.39 6.88 0.62 7.50 0.14 1.46 0.14 1.46
15 3.49 3.39 6.88 0.62 7.50 -0.02 1.44 0.00 1.46
20 3.49 3.40 6.89 0.61 7.50 0.04 1.48 0.04 1.50
25 3.49 3.44 6.93 0.57 7.50 0.40 1.88 0.40 1.90
30 3.49 3.51 7.00 0.50 7.50 0.77 2.65 0.77 2.67
35 3.49 3.51 7.00 0.50 7.50 -0.30 2.35 0.00 2.67
40 3.49 3.51 7.00 0.50 7.50 -2.10 0.25 0.00 2.67
45 3.49 3.57 7.06 0.44 7.50 0.56 0.80 0.56 3.22
50 3.49 3.66 7.15 0.35 7.50 0.88 1.69 0.88 4.11
55 3.49 3.66 7.15 0.35 7.50 -1.08 0.61 0.00 4.11
60 3.49 3.75 7.24 0.26 7.50 0.89 1.50 0.89 4.99
80 3.49 3.75 7.24 0.26 7.50 -0.93 0.57 0.00 4.99
Total 3.49 3.51 7.24 0.50 7.50 0.57 0.57 0.36 4.99
Humedad antecedente SATURADO e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 7.5
0.83
Humedad antecedente SATURADO e intensidades MEDIA
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)=
0.83
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)=
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 7.5
0.83Porosidad (%) = ρb (g/cm3)=
Humedad antecedente SATURADO e intensidades ALTA
7.5
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)=
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
13
Tabla 12. Niveles de infiltración para el espesor 12.5cm de condición SATURADO de
intensidades baja, media y alta
50.85%
53.44%
Tiempo (min)Nivel
Sustrato (cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 5.82 5.59 11.41 1.09 12.50 3.1 3.1 3.10 3.10
5 5.82 5.66 11.48 1.02 12.50 0.8 3.9 0.78 3.88
10 5.82 5.78 11.60 0.90 12.50 1.2 5.1 1.19 5.06
15 5.82 5.85 11.67 0.83 12.50 0.7 5.8 0.73 5.79
20 5.82 5.94 11.76 0.74 12.50 0.8 6.6 0.81 6.60
25 5.82 6.00 11.82 0.68 12.50 0.6 7.2 0.64 7.24
30 5.82 6.02 11.84 0.66 12.50 0.2 7.5 0.23 7.46
35 5.82 6.06 11.88 0.62 12.50 0.4 7.9 0.43 7.89
40 5.82 6.09 11.91 0.59 12.50 0.3 8.2 0.28 8.17
45 5.82 6.14 11.96 0.54 12.50 0.4 8.6 0.42 8.60
50 5.82 6.15 11.97 0.53 12.50 0.2 8.8 0.19 8.79
55 5.82 6.16 11.98 0.52 12.50 0.1 8.9 0.10 8.88
60 5.82 6.18 12.00 0.50 12.50 0.1 9.0 0.13 9.01
80 5.82 6.18 12.00 0.50 12.50 -0.5 8.5 0.00 9.01
Total 5.82 5.99 12.00 0.69 12.50 8.52 8.52 0.64 9.01
42.68%
53.44%
Tiempo (min)Nivel
Sustrato (cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 5.82 4.76 10.58 1.92 12.50 3.3 3.3 3.30 3.30
5 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 0.8 4.1 0.80 4.10
10 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 0.0 4.1 0.01 4.11
15 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 -0.5 3.6 0.00 4.11
20 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 -0.1 3.5 0.00 4.11
25 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 -0.8 2.7 0.00 4.11
30 5.82 4.84 10.66 1.84 12.50 -0.5 2.2 0.00 4.11
35 5.82 4.89 10.71 1.79 12.50 0.5 2.7 0.51 4.62
40 5.82 4.94 10.76 1.74 12.50 0.5 3.2 0.49 5.11
45 5.82 5.00 10.82 1.68 12.50 0.6 3.8 0.61 5.73
50 5.82 5.00 10.82 1.68 12.50 -0.5 3.3 0.00 5.73
55 5.82 5.00 10.82 1.68 12.50 0.0 3.3 0.01 5.74
60 5.82 5.00 10.82 1.68 12.50 0.0 3.4 0.02 5.76
80 5.82 5.00 10.82 1.68 12.50 -1.1 2.3 0.00 5.76
Total 5.82 4.90 10.82 1.78 12.50 2.32 2.32 0.41 5.76
50.80%
53.44%
Tiempo (min)Nivel
Sustrato (cm)
Nivel Agua
(cm)
Nivel S+A
(cm)
Nivel
Aire(cm)
Nivel Total
(cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De
Infiltración
Acum. (L)
Infiltración
(mm)
filtración acum
(mm)
0 5.82 5.57 11.39 1.11 12.50 3.0 3.0 3.00 3.00
5 5.82 5.87 11.69 0.81 12.50 3.0 6.0 3.02 6.02
10 5.82 6.10 11.92 0.58 12.50 2.2 8.3 2.23 8.26
15 5.82 6.10 11.92 0.58 12.50 -0.7 7.6 0.00 8.26
20 5.82 6.24 12.06 0.44 12.50 1.5 9.1 1.47 9.72
25 5.82 6.24 12.06 0.44 12.50 -1.8 7.2 0.00 9.72
30 5.82 6.33 12.15 0.35 12.50 0.9 8.1 0.85 10.57
35 5.82 6.33 12.15 0.35 12.50 -0.3 7.8 0.00 10.57
40 5.82 6.46 12.28 0.22 12.50 1.4 9.1 1.35 11.92
45 5.82 6.46 12.28 0.22 12.50 -0.6 8.5 0.00 11.92
50 5.82 6.47 12.29 0.21 12.50 0.1 8.6 0.08 12.01
55 5.82 6.47 12.29 0.21 12.50 -2.8 5.8 0.00 12.01
60 5.82 6.47 12.29 0.21 12.50 -2.3 3.5 0.00 12.01
80 5.82 6.47 12.29 0.21 12.50 -1.2 2.3 0.00 12.01
Total 5.82 6.26 12.29 0.42 12.50 2.32 2.32 0.86 12.01
Humedad antecedente SATURADO e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12.5
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad antecedente SATURADO e intensidades MEDIA
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12.5
Humedad antecedente SATURADO e intensidades ALTA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12.5
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
ANEXO F
DATOS OBSERVADOS CALCULO DE INFILTRACIÓN EN CONDICION DE LLUVIA
NATURAL Y CURVA CARACTERÍSTICA DE HUMEDAD DE LA MEZCLA M-4
Tabla 1. Tasa de infiltración del techo verde en condición de humedad antecedente “SECA”
28.50%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)Nivel S+A (cm) Nivel Aire(cm) Nivel Total (cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De Infiltración
Acum. (L)Infiltración (mm)
filtración
acum (mm)
0 5.59 2.84 8.43 3.57 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5 5.59 3.01 8.60 3.40 12.00 49.35 49.35 1.76 1.76
10 5.59 3.01 8.60 3.40 12.00 0.00 49.35 0.00 1.76
15 5.59 3.95 9.54 2.46 12.00 261.92 311.27 9.35 11.12
20 5.59 3.95 9.54 2.46 12.00 -4.75 306.52 0.00 11.12
25 5.59 4.02 9.61 2.39 12.00 19.92 326.44 0.71 11.83
30 5.59 4.02 9.61 2.39 12.00 -19.01 307.44 0.00 11.83
35 5.59 4.02 9.61 2.39 12.00 0.00 307.44 0.00 11.83
40 5.59 4.19 9.78 2.22 12.00 48.40 355.84 1.73 13.56
45 5.59 4.19 9.78 2.22 12.00 0.00 355.84 0.00 13.56
50 5.59 4.19 9.78 2.22 12.00 0.00 355.84 0.00 13.56
Total 5.59 3.77 9.78 2.65 12.00 355.84 2725.32 1.23 13.56
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
09-SEP-2010 Humedad antecedente SECA e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12
31.20%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)Nivel S+A (cm) Nivel Aire(cm) Nivel Total (cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De Infiltración
Acum. (L)Infiltración (mm)
filtración
acum (mm)
0 5.59 3.11 8.69 3.31 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5 5.59 3.20 8.78 3.22 12.00 24.68 24.68 0.88 0.88
10 5.59 3.20 8.78 3.22 12.00 0.00 24.68 0.00 0.88
15 5.59 3.28 8.87 3.13 12.00 24.68 49.35 0.88 1.76
20 5.59 3.28 8.87 3.13 12.00 0.00 49.35 0.00 1.76
25 5.59 3.37 8.96 3.04 12.00 24.68 74.03 0.88 2.64
30 5.59 3.37 8.96 3.04 12.00 0.00 74.03 0.00 2.64
35 5.59 3.46 9.05 2.95 12.00 24.68 98.70 0.88 3.53
40 5.59 3.46 9.05 2.95 12.00 0.00 98.70 0.00 3.53
45 5.59 3.55 9.14 2.86 12.00 24.68 123.38 0.88 4.41
50 5.59 3.55 9.14 2.86 12.00 0.00 123.38 0.00 4.41
55 5.59 3.64 9.22 2.78 12.00 24.68 148.05 0.88 5.29
60 5.59 3.64 9.22 2.78 12.00 0.00 148.05 0.00 5.29
65 5.59 3.64 9.22 2.78 12.00 0.00 148.05 0.00 5.29
70 5.59 3.64 9.22 2.78 12.00 0.00 148.05 0.00 5.29
75 5.59 3.64 9.22 2.78 12.00 0.00 148.05 0.00 5.29
80 5.59 3.64 9.22 2.78 12.00 0.00 148.05 0.00 5.29
Total 5.59 3.45 9.22 2.96 12.00 148.05 1628.55 0.31 5.29
19-SEP-2010 Humedad antecedente SECA e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
2
29.50%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)Nivel S+A (cm) Nivel Aire(cm) Nivel Total (cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De Infiltración
Acum. (L)Infiltración (mm)
filtración
acum (mm)
0 5.59 2.94 8.53 3.47 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5 5.59 3.20 8.79 3.21 12.00 74.03 74.03 2.64 2.64
10 5.59 3.20 8.79 3.21 12.00 0.00 74.03 0.00 2.64
15 5.59 3.20 8.79 3.21 12.00 0.00 74.03 0.00 2.64
20 5.59 3.20 8.79 3.21 12.00 0.00 74.03 0.00 2.64
25 5.59 3.29 8.88 3.12 12.00 24.68 98.70 0.88 3.53
30 5.59 3.29 8.88 3.12 12.00 0.00 98.70 0.00 3.53
35 5.59 3.38 8.97 3.03 12.00 24.68 123.38 0.88 4.41
40 5.59 3.38 8.97 3.03 12.00 0.00 123.38 0.00 4.41
45 5.59 3.38 8.97 3.03 12.00 0.00 123.38 0.00 4.41
50 5.59 3.38 8.97 3.03 12.00 0.00 123.38 0.00 4.41
55 5.59 3.38 8.97 3.03 12.00 0.00 123.38 0.00 4.41
60 5.59 3.38 8.97 3.03 12.00 0.00 123.38 0.00 4.41
65 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 7.40 130.78 0.26 4.67
70 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 0.00 130.78 0.00 4.67
75 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 0.00 130.78 0.00 4.67
80 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 0.00 130.78 0.00 4.67
85 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 0.00 130.78 0.00 4.67
90 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 0.00 130.78 0.00 4.67
95 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 0.00 130.78 0.00 4.67
100 5.59 3.41 8.99 3.01 12.00 0.00 130.78 0.00 4.67
105 5.59 3.49 9.08 2.92 12.00 24.68 155.45 0.88 5.55
110 5.59 3.49 9.08 2.92 12.00 0.00 155.45 0.00 5.55
115 5.59 3.54 9.12 2.88 12.00 12.34 167.79 0.44 5.99
120 5.59 3.54 9.12 2.88 12.00 0.00 167.79 0.00 5.99
125 5.59 3.54 9.12 2.88 12.00 0.00 167.79 0.00 5.99
Total 5.59 3.36 9.12 3.05 12.00 167.79 3094.25 0.23 5.99
20-SEP-2010 Humedad antecedente SECA e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
31.60%
53.44%
Tiempo
(min)
Nivel
Sustrato
(cm)
Nivel Agua
(cm)Nivel S+A (cm) Nivel Aire(cm) Nivel Total (cm)
Vol. De
Infiltración (L)
Vol. De Infiltración
Acum. (L)Infiltración (mm)
filtración
acum (mm)
0 5.59 3.15 8.73 3.27 12.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5 5.59 3.74 9.33 2.67 12.00 166.06 166.06 5.93 5.93
10 5.59 4.82 10.41 1.59 12.00 302.69 468.74 10.81 16.74
15 5.59 5.38 10.96 1.04 12.00 155.55 624.29 5.56 22.30
20 5.59 5.38 10.96 1.04 12.00 -38.01 586.28 0.00 22.30
25 5.59 5.84 11.43 0.57 12.00 129.96 716.24 4.64 26.94
30 5.59 5.84 11.43 0.57 12.00 -28.51 687.73 0.00 26.94
35 5.59 6.09 11.68 0.32 12.00 70.19 757.92 2.51 29.44
40 5.59 6.09 11.68 0.32 12.00 -23.76 734.16 0.00 29.44
45 5.59 6.31 11.89 0.11 12.00 59.77 793.93 2.13 31.58
50 5.59 6.31 11.89 0.11 12.00 -14.25 779.68 0.00 31.58
55 5.59 6.31 11.89 0.11 12.00 -4.75 774.92 0.00 31.58
60 5.59 6.31 11.89 0.11 12.00 -4.75 770.17 0.00 31.58
65 5.59 6.31 11.89 0.11 12.00 0.00 770.17 0.00 31.58
Total 5.59 6.31 11.89 0.85 12.00 770.17 770.17 2.26 31.58
Porosidad (%) = ρb (g/cm3)= 0.83
21-SEP-2010 Humedad antecedente SECA e intensidades BAJA
Humedad Antecedente (%)= Espesor Mezcla (cm)= 12
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
3
Figura 1. Curva caracteristica de pporcentaje de humedad Vs tension del suelo
Tabla 2. Porcentajes de humedad calculados con la ecuación de línea de tendencia
Polinómica
Watermarck Humedad
28 28.5%
15 31.2%
23 29.5%
13 31.6%
CALCULAR % HUMEDAD
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof
1
ANEXO G
VALIDACIÓN DE DATOS DE CONDICÓN SIMULADA VS NATURAL DE LLUVIA
Tabla 1. Parámetros importantes para definir correlación en la funciones de tendencia de
coef. De escurrimiento e infiltración.
Correlaciones
Lám_Acumulada Duración Intensidad %_Humedad Coef_Escurrimiento Tasa_Infiltración
Lám_Acumulada -0.3915 0.9659 0.4996 0.9014 0.9985
(4) (4) (4) (4) (4)
0.6085 0.0341 0.5004 0.0986 0.0015
Duración -0.3915 -0.5836 0.0036 -0.6273 -0.4354
(4) (4) (4) (4) (4)
0.6085 0.4164 0.9964 0.3727 0.5646
Intensidad 0.9659 -0.5836 0.3242 0.9784 0.9786
(4) (4) (4) (4) (4)
0.0341 0.4164 0.6758 0.0216 0.0214
%_Humedad 0.4996 0.0036 0.3242 0.1223 0.4665
(4) (4) (4) (4) (4)
0.5004 0.9964 0.6758 0.8777 0.5335
Coef_Escurrimient
o
0.9014 -0.6273 0.9784 0.1223 0.9226
(4) (4) (4) (4) (4)
0.0986 0.3727 0.0216 0.8777 0.0774
Tasa_Infiltración 0.9985 -0.4354 0.9786 0.4665 0.9226
(4) (4) (4) (4) (4)
0.0015 0.5646 0.0214 0.5335 0.0774
Correlación
(Tamaño de Muestra)
Valor-P
La Tabla 1, muestra las correlaciones de momento producto de Pearson, entre cada par de
variables. El rango de estos coeficientes de correlación va de -1 a +1, y miden la fuerza de la
relación lineal entre las variables. También se muestra, entre paréntesis, el número de pares de
datos utilizados para calcular cada coeficiente. El tercer número en cada bloque de la tabla es un
valor-P que prueba la significancia estadística de las correlaciones estimadas. Valores-P abajo de
0.05 indican correlaciones significativamente diferentes de cero, con un nivel de confianza del
95.0%. Los siguientes pares de variables tienen valores-P por debajo de 0.05:
Intensidad y Coef_Escurrimiento
Intensidad y Tasa_Infiltración
...Lamina y Tasa de infiltración
Thesis
.
Hydrol
ogica
l Res
pons
e of a
Green R
oof