Carlos Andrés Thesis- Hydrological Response of a Green Roof -2011

124
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. Hydrological Response of a Green Roof

Transcript of Carlos Andrés Thesis- Hydrological Response of a Green Roof -2011

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

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

78

ANEXO DIGITAL

Thesis

.

Hydrol

ogica

l Res

pons

e of a

Green R

oof

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