REVISTA INGENIO
Evaluación del Impacto de la Implementación de Techos Verdes en el
Dimensionamiento de Sistemas de Alcantarillado Urbano
Evaluation of the Impact of Green Roof Implementation on Urban Sewer System Sizing
Belén Shakira Tapia Montero | Universidad Politécnica Salesiana-UPS, Quito-Ecuador
Daysi Gabriela Barros Tuapante | Universidad Politécnica Salesiana-UPS, Quito-Ecuador
María Gabriela Soria Pugo | Universidad Politécnica Salesiana-UPS, Quito-Ecuador
https://doi.org/10.29166/ingenio.v8i1.7140 pISSN 2588-0829
2025 Universidad Central del Ecuador eISSN 2697-3243
CC BY-NC 4.0 —Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial 4.0 Internacional ng.revista.ingenio@uce.edu.ec
, (), - , . -
Este artículo analiza el impacto de implementar techos verdes en cubiertas inaccesibles en la urbaniza-
ción Ecovilla Challuabamba, Cuenca, Ecuador. Mediante el uso del programa SWMM, se comparó el
sistema de alcantarillado convencional con uno que incorpora techos verdes, evaluando tormentas de
diseño con periodos de retorno de 2 a 50 años. Para estimar la escorrentía, se utilizaron modelos como
el Número de Curva, Horton y Green AMPT, considerando variables como clima, sustrato y pendiente.
Los resultados muestran que los techos verdes reducen el caudal pico en un 44.5%, el calado en un 6.9% y
la velocidad en un 38.1%, según el modelo de Número de Curva. Estos hallazgos sugieren que los techos
verdes pueden mitigar inundaciones al disminuir la escorrentía supercial y permitir reducir el tamaño
de las tuberías, destacando su potencial para aumentar la resiliencia urbana y promover la sostenibilidad
en el desarrollo urbano.
is article analyzes the impact of implementing green roofs on inaccessible surfaces in the Ecovilla Chal-
luabamba urbanization, Cuenca, Ecuador. Using the SWMM soware, the conventional sewer system was
compared with one that incorporates green roofs, evaluating design storms with return periods ranging
from 2 to 50 years. Runo estimation was performed using models such as the Curve Number, Horton,
and Green AMPT, considering variables like climate, substrate type, and slope. e results show that green
roofs reduce peak ow by 44.5%, water depth by 6.9%, and velocity by 38.1%, according to the Curve Num-
ber model. ese ndings suggest that green roofs can mitigate ooding by reducing surface runo and
potentially allowing for smaller pipe sizes. is highlights their potential to enhance urban resilience and
promote sustainability in urban Development.
1. Introducción
Con el paso de los años se ha evidenciado el crecimien-
to poblacional a nivel global. En el caso particular del
Ecuador, el incremento ha sido de 2.5 millones desde el
2010 a 2022 [1]. Este incremento se traduce en más cons-
trucciones y carreteras que conllevan a disminución de
parques y zonas ajardinadas. De acuerdo con el Ministe-
rio del Ambiente, Agua y Transición Ecológica del Ecua-
dor: “Para 2012 el índice verde urbano en Ecuador fue
de 13,01 m2/habitante, en relación al rango sugerido por
la Organización Mundial de la Salud (OMS) que es de 9
m2/habitante”. Asimismo, solo el 54% de las ciudades en
el Ecuador cumplen con la recomendación de este orga-
nismo internacional [1]. La creciente impermeabilidad
urbana reduce la vegetación nativa y altera el drenaje, au-
mentando la escorrentía y limitando la capacidad de ab-
sorción de agua, afectando así el ciclo hidrológico, lo que
puede producir fallos en los sistemas de drenaje urbano
que conlleva a desastres, como daños a la infraestructu-
Recibido: 02/09/2024
Recibido tras revisión: 30/9/2024
Aceptado: 22/10/2024
Publicado: 03/01/2025
Techos verdes, techos verdes extensivos,
alcantarillado, sostenibilidad, escorrentía,
soware SWMM.
Green roofs, extensive green roofs, sewer
systems, sustainability, runo, SWMM
soware.
92
Evaluación del Impacto de la Implementación de Techos Verdes en el Dimensionamiento de Sistemas de Alcantarillado Urbano
ra, pérdidas económicas y fatalidades, exacerbados por
la expansión agrícola, condiciones climáticas extremas y
modicaciones en los patrones naturalesdedrenaje.
Una alternativa para aliviar los sistemas de drenaje es
la implementación de techos verdes. Consiste en una losa
cubierta por capa vegetal que abarca un drenaje, sustra-
to y la vegetación [2]. Según el tamaño del sustrato los
techos verdes pueden clasicarse en extensivos, intensi-
vos y semi intensivos. En el primer caso, los techos ver-
des extensivos se caracterizan por ser de peso ligero, y el
espesor máximo es de 15 cm, no hay mucha diversidad
de plantas y las que se utilizan generalmente son las su-
culentas, no requiere mantenimiento diario, y el costo de
implementación es bajo [3]. Los techos verdes intensivos
requieren mantenimiento constante; adicionalmente, su
espesor es de al menos 20 cm, lo que permite tener una
gran variedad de vegetación y una capacidad de almace-
namiento alta de aguas lluvias, el peso que genera a la es
-
tructura debe ser considerado en el análisis de cargas [4].
Por último, los techos verdes semi intensivos se caracte-
rizan por tener propiedades de los techos antes mencio-
nados. Por ende, el espesor oscila entre 15 y 20 cm [5].
La vegetación utilizada en estos sistemas es en base
al clima y la pluviometría de la zona, las capas que com-
ponen los techos verdes se indica en el Anexo-Figura 1.
La vegetación utilizada en techos verdes extensivos a
nivel mundial son las suculentas (Sedum pachyphyllum),
pensamientos (Viola x wittrockiana), bergenia (Bergenia-
ciliata), reseda (Libolaria maritima), sedum (diferentes
variedades), lechuga batavia (Lactuca sativa), entre otras
[7]. En Ecuador, de estas especies sobresalen las suculen-
tas, las raíces de estas plantas tienden a ser poco profun-
das, pero muy extendidas lateralmente. Esto les permite
absorber rápidamente el agua de lluvia ocasional y al-
macenarla en sus tejidos gruesos y carnosos, por lo tan-
to, tienen una alta resistencia a la sequía. En el mercado
ecuatoriano hay gran variedad de estas plantas [6].
Es importante considerar que los techos verdes pue-
den implementarse en pendientes variadas, aunque la
aplicación especíca dependerá del objetivo deseado.
Para enfocarse en la retención de agua, que es el caso
por el cual se implementa en este estudio, se recomien-
da utilizar techos verdes en pendientes suaves de máximo
3%. Esto se debe a que las pendientes suaves permiten
una distribución más uniforme del agua retenida, facili-
tando la absorción por parte de la vegetación y el sustra-
to, y minimizando el riesgo de erosión o pérdida de agua
porescorrentía [8].
El almacenamiento de agua de lluvia en medios
urbanos utilizando techos verdes tiene benecios para
los sistemas de drenaje urbano al permitir reducir los
diámetros de las tuberías y su inclinación (López et al.,
2020), lo que hace que el manejo de aguas pluviales sea
más efectivo y sustentable. También, la implementación
de techos verdes, puede permitir aprovechar las aguas
lluvias generadas por la escorrentía de estas cubiertas,
reduciendo los costos de riego y apoyando al medio
ambiente. De acuerdo con Camacho et al. (2020),
México, en 2011, implementó techos verdes en el
Instituto del Fondo Nacional de la Vivienda, lo que
ofreció enormes ventajas para la naturaleza a través
de la siembra de hortalizas, el empleo de compost de
lombriz y la reutilización del agua de lluvia de macetas
con la reducción de impuestos sobre el pago del agua [9],
según varios estudios en el campo, se ha comprobado
que la utilización de azoteas verdes en ámbitos urbanos
tiene un papel muy importante en el manejo efectivo
de las aguas pluviales, porque absorbe gran cantidad de
estas, acumulándolas y liberándolas poco a poco para
no sobrecargar el sistema de alcantarillado, con lo cual
se minimizan los picos de escorrentía.
Existen investigaciones de cómo se podría mejorar la
adaptación de los techos verdes al clima tropical andino.
Galarza et al. (2017) estudiaron el comportamiento hi-
drológico de los techos verdes mediante un experimen-
to con numerosas conguraciones de techos verdes, y los
datos de veintiún eventos de lluvia recogidos. Los resulta-
dos mostraron que la combinación de la planta y la altura
del sustrato podría marcar una diferencia en la reducción
de la escorrentía.
La ciudad de Cuenca se encuentra ubicada al sur del
Ecuador, en la depresión interandina, dentro de la cuen-
ca del río Paute. Aunque el régimen de precipitaciones
anuales es relativamente bajo comparado con otros sec-
tores del Ecuador, los eventos de lluvias intensas son con-
siderables. La intensidad máxima de precipitación puede
alcanzar los 134 mm/h en 10 minutos para un periodo de
retorno de 50 años [10]. Eventos extremos han generado
escorrentía que no ha podido ser evacuada por los siste-
mas de drenaje de la ciudad. Es así que, por las intensas
lluvias, el 23 de diciembre de 2023 se produjo un desbor-
de del río Tomebamba, ocasionando el colapso del siste-
ma de alcantarillado. Asimismo, el 04 de mayo de 2024
ocasionaron daños materiales en casas y locales comer-
ciales aledaños a los ríos Tomebamba y Machángara. Por
lo expuesto, la implementación de cubiertas verdes sería
una solución viable para la mitigación de inundaciones
dentro de la ciudad.
El objetivo de este estudio es evaluar el efecto que ten-
dría la implementación de techos verdes en la planica-
ción de sistemas de alcantarillado urbano utilizando como
caso de estudio una urbanización ubicada en la ciudad
de Cuenca, Ecuador. Para cumplir el objetivo, se realizó
la modelación del sistema de alcantarillado de la Urbani-
zación en el soware Storm Water Management Model
(SWMM) para comparar el sistema convencional de re-
colección de aguas lluvias y grises, con el nuevo sistema
de detención de techos verdes, analizando los cambios en
los hidrogramas para diferentes duraciones de tormenta
con diferentes modelos de inltración.
93
Tapia B. et al.
2. Método
Con base en el objetivo planteado, se ha realizado el aná-
lisis especíco del sistema de alcantarillado de una ur-
banización que servirá como caso de estudio. Se ha con-
siderado dos escenarios: el primero, que es la situación
actual, el diseño de alcantarillado convencional combi-
nado que se lo denominará como tradicional, y el segun-
do, la implementación de cubiertas verdes en los techos
de las viviendas. Para la comparación de ambos casos se
ha realizado la modelación de los sistemas en el sowa-
re SWMM. El soware de estudio es de acceso libre y
gratuito; adicionalmente, su interfaz es muy amigable
y de fácil manejo. Se ha utilizado como caso de estudio
la urbanización Ecovilla Challuambamba, ubicada en la
ciudad de Cuenca, Ecuador.
2.1. CASO DE ESTUDIO
2.1.1. Contexto climatológico, tológico y social
Cuenca, se encuentra en la región sur del país, en la pro-
vincia del Azuay, en la parte occidental de la Cordillera
de los Andes. Su ubicación geográca precisa es en un
valle interandino, rodeada por montañas y paisajes natu-
rales impresionantes. Se sitúa a unos 2.500 metros sobre
el nivel del mar, lo que le otorga un clima templado y
agradable durante la mayor parte del año, con tempera-
turas moderadas.
La ciudad está atravesada por cuatro ríos principa-
les: el Tomebamba, el Yanuncay, el Tarqui y el Machánga-
ra, lo que contribuye a su belleza natural y a la fertilidad
de sus tierras.
En el cantón Cuenca se distinguen diferentes zonas
morfológicas, entre ellas se destaca el valle interandino,
que abarca el 25% de la supercie del cantón, está entre
los 2.300 a 2.900 ms.n.m. Tiene una temperatura prome-
dio anual que varía entre 18 y 22 ºC y una precipitación
media anual alrededor de 500 mm. En esta área, además
de la ciudad de Cuenca, se asientan 19 cabeceras de las 21
parroquias rurales, y alberga alrededor del 98% de la po-
blación cantonal. De acuerdo con la información del cen-
so al año 2022 tiene 596.101 habitantes [11].
En el cantón, la variedad de formaciones vegetales
está inuenciada por factores bióticos y abióticos, inclu-
yendo procesos históricos, adaptaciones de organismos,
interacciones entre especies, variaciones de altitud, pen-
dientes, condiciones climáticas y barreras geográcas.
Estos factores son cruciales para el desarrollo de los eco-
sistemas y microhábitats, contribuyendo a la amplia di-
versidad de ora en la región [11].
La familia Asteraceae destaca con especies endémi-
cas, aunque no siempre son las más comunes. La familia
Poaceae también es notable, especialmente en áreas con-
servadas, como el páramo a más de 2.900 ms.n.m. en la
cordillera Occidental. Este ecosistema está dominado por
pajonales de Calamagrostis sp. y Gynoxys sp., así como
parches de polylepis cerca de montañas [11].
2.1.2. Sitio de estudio
La urbanización Ecovilla Challuambamba está ubicada
al este de la ciudad de Cuenca. Su supercie es de 6.040
m2. La urbanización se compone de 15 lotes, donde exis-
ten 7 casas tipo: vivienda 1, vivienda tipo A: 2, 4 y 6, vi-
vienda tipo B: 3 y 5, vivienda 7, vivienda 8, vivienda tipo
C: 9-14 y la vivienda 15. Todas las casas tienen una altura
de 6.6 m, su distribución arquitectónica es planta baja,
planta alta y la losa inaccesible (cubiertas impermeables)
como se indica en la Figura 1 y en el Anexo-Figura 2.
Figura 1.
Provincia Azuay, cantón Cuenca, parroquia Nulti, zona de es-
tudio Challuabamba.
El sistema de alcantarillado es combinado, es decir,
conuyen caudales de aguas residuales y pluviales, el diá-
metro de la tubería principal es de 300 mm, y material
PVC, la longitud es de 81.5 m y tiene una pendiente del
1%, además cuenta con acometidas domiciliarias y de su-
mideros, con diámetro de 200 mm y material de PVC.
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Evaluación del Impacto de la Implementación de Techos Verdes en el Dimensionamiento de Sistemas de Alcantarillado Urbano
Nota: tubería colectora: alcantarillado combinado de PVC
300 mm (color amarillo), ramales de descarga: acometidas
domiciliarias (color amarillo) y sumideros de PVC 200 mm
(color verde). Elaborado por autores.
2.2. METODOLOGÍA
En este acápite se analizó la determinación del caudal,
basado en una dotación de 120 litros por habitante por
día, dado que se trata de una zona en proceso de urba-
nización sin variabilidad o crecimiento poblacional sig-
nicativo, la población asignada para el cálculo se de-
terminó de acuerdo con la densidad poblacional de la
ciudad. Dado que el sistema de alcantarillado es combi-
nado, para determinar el caudal sanitario se consideró el
caudal de inltración, de conexiones ilícitas y doméstico,
y se obtuvo el caudal sanitario total de 2.385 lt/s, en cam-
bio para determinar el caudal pluvial el diseñador con-
sideró el método racional, en función del coeciente de
escorrentía, la intensidad de lluvia y el área de drenaje de
la cuenca, obteniendo un valor de 105,86 l/s.
Con los caudales descritos se evaluó el diseño de la
red de alcantarillado combinado con un diámetro comer-
cial de 300 mm en la red principal, a esta descargan las
aguas provenientes de las viviendas con un diámetro co-
mercial de 200 mm.
El diseño consideró dos pozos para el mantenimien-
to y cambios de pendiente, como se observa en la Figura
5, que inicia en el costado derecho de la vía de la urbaniza-
ción y el otro está ubicado a 81.5 metros, esto de acuerdo a
la normativa de diseño nacional Norma CO 10.7-602 [12].
2.2.1. Intensidad - Curvas IDF
Para el análisis hidrológico, se seleccionó tormentas sintéti-
cas con base en las curvas IDF de la estación meteorológica
M0067 Cuenca-Aeropuerto, siguiendo las recomendacio-
nes del Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología
[10], que proporciona las siguientes ecuaciones para el cál-
culo de intensidades máximas de precipitación.
i = 201.93 * T0.1845 * t-0.4926 (5<60) (1)
i = 1052.78 * T0.1767 * t-0.892 (60<1440) (2)
Donde i es la intensidad de la lluvia de diseño (mm/h),
T es el periodo de retorno (años) y t es el tiempo de du-
ración (min).
A partir de las curvas IDF se consideraron periodos
de retorno de 2, 5, 10, 25 y 50 años. La obtención de las
intensidades para cada periodo de retorno, cada 5 minu-
tos de análisis, permitió la construcción del hietograma
de diseño, utilizando el método de bloque alterno para
duraciones de 10 min, 1 hora, 3 horas, 6 horas, 12 ho-
ras y 24 horas.
Este proceso implicó organizar los valores de intensi-
dad parcial de la precipitación obtenidos en función del
tiempo. Para lograr esto, los valores de intensidad de pre-
cipitación parcial se ordenaron desde los más bajos en
los extremos hasta los más altos en el centro. Esta técni-
ca de alternancia garantizó una representación adecuada
de la variabilidad espacial de la precipitación en el análi-
sis hidrológico. La intensidad parcial alternada se ingre-
só en el soware SWMM en función de los intervalos de
tiempo de 5 minutos, cubriendo así el periodo comple
-
to de las duraciones de acuerdo a los eventos de precipi-
tación descritos.
2.2.2. Conguración del modelo en el soware SWMM
Se utilizó el soware SWMM para modelar tanto el siste-
ma de alcantarillado actual como los escenarios propues-
tos con techos verdes.
En SWMM, el modelado de un sistema de alcantari-
llado se realiza congurando primero la red de nodos y
tuberías que forman el sistema. Cada nodo y tubería se
dene con propiedades físicas como elevación, tipo de
conexión y características como diámetros, material y
rugosidad. Se establecen condiciones iniciales de borde
que afectan el comportamiento del sistema, como nive-
les de agua iniciales y entrada de caudal sanitario. Luego,
SWMM realiza el análisis hidráulico simulando el ujo de
agua a través de la red, calculando variables como velo-
cidades y niveles de agua. Estas simulaciones fueron fun-
damentales para evaluar el comportamiento hidráulico
(ver Anexo-Figura 3).
El primer escenario fue el diseño tradicional incor-
porando los hietogramas para cada duración 10 min, 1
hora, 3 horas, 6 horas, 12 horas y 24 horas, con el n de
obtener los resultados de caudal con intervalos de 5 mi-
nutos y así comparar con los resultados que se obtendrán
al implementar techos verdes.
Figura 2.
Diseño Sistema de alcantarillado urbanización Ecovilla. Ela-
borado por autores.
95
Tapia B. et al.
El segundo escenario fue con la implementación de
techos verdes tipo extensivos, ya que requieren menor
mantenimiento y costo de implementación que los otros
tipos de cubiertas verdes; se conguran las propiedades
de la subárea en el menú del subcatchment ingresando el
área del techo y otros parámetros asociados como el por-
centaje de inclinación (1%), porcentaje de área impermea-
ble (75%), además la conexión al módulo de LID control
y método de estimación de la inltración que para el caso
de estudio fue con los que el soware estima como Green
y Ampt, Clásico Horton, Modicado Green y Ampt, y
Número de Curva de Inltración.
Para establecer los parámetros de techos verdes de
manera especíca en el sustrato se consideró el soware
Soil Water Characteristics [13], para la evaluación de las
propiedades del suelo margo areno-arcilloso, taxonomía
de suelos en el cantón Cuenca parte de la Clasicación
del Soil Taxonomy, que fue desarrollada y coordinada in-
ternacionalmente por el Ministerio de Agricultura de los
Estados Unidos (USDA, acrónimo (en inglés) para el Uni
-
ted States Department of Agriculture [11]. Este soware
proporciona datos detallados sobre la capacidad de in-
ltración del suelo, la retención de agua y otros paráme-
tros relevantes. Incorporar estas propiedades del suelo en
las simulaciones permitió una evaluación más precisa del
rendimiento de sustratos y su impacto en la gestión del
agua pluvial.
Los parámetros utilizados para la simulación del te-
cho verde se indican en la Tabla 1.
Para los escenarios de simulación se utilizaron cuatro
modelos hidrológicos de inltración, que propone el sof-
tware SWMM, considerando los siguientes parámetros de
acuerdo a las condiciones de la zona de estudio (Tabla 2).
Esta simulación permitió una evaluación de los sis-
temas de alcantarillado para escenarios de 10 minu-
tos, 1 hora, 3 horas, 6 horas, 12 horas y 24 horas, lo que
Tabla 1.
Parámetros utilizados en soware SWMM para techos verdes
Parámetro Valor Descripción
Sustrato supercial
Altura supercial 50 mm
Reejar la presencia de suculentas, plantas comúnmente
utilizadas en techos verdes extensivos.
Fracción de volumen de ve-
getación
0.1 Indica la densidad de la vegetación en relación con el volu-
men total del sustrato.
Rugosidad de Manning 0.05 Representa la resistencia supercial del sustrato.
Pendiente 1% Relación altura y longitud.
Suelo
Espesor 75 mm Indica la profundidad del suelo utilizado en el techo verde.
Porosidad 0.46 Representa el volumen de espacios porosos en el suelo.
Capacidad de campo 0.25 Indica el contenido de agua del suelo cuando todos los po-
ros están llenos.
Punto de marchitez 0.11 Indica el contenido de humedad del suelo por debajo del
cual las plantas no pueden extraer agua con facilidad.
Conductividad hidráulica 2.5 mm/h Indica la capacidad de drenaje del suelo.
Succión 88.9 mm/h Señala la capacidad de almacenamiento del suelo en fun-
ción de la tensión supercial del agua.
Pendiente de conductividad 5 Hace referencia a cómo el suelo absorbe y drena el agua.
Material de dre-
naje
Espesor 25 mm Indica la profundidad del material utilizado.
Fracción de vacío 0.7 Representa el espacio disponible para que el agua uya a
través del material de drenaje.
Rugosidad 0.3 Reeja la irregularidad de la supercie del material de dre-
naje, que afecta la velocidad de ujo del agua a través del
sistema.
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Evaluación del Impacto de la Implementación de Techos Verdes en el Dimensionamiento de Sistemas de Alcantarillado Urbano
proporcionó información valiosa para comprender el im-
pacto de la implementación de techos verdes en el dimen-
sionamiento del sistema y su comportamiento hidráulico.
3. Resultados y discusión
Al realizar el análisis del método de bloque alterno, de
acuerdo a las curvas IDF, se obtienen los hietogramas
para periodos de retorno de 2, 5, 10, 25 y 50 años. A con-
tinuación, se presentan las grácas para un periodo de
retorno de 10 años, ya que según normativa nacional e
internacional es el tiempo recomendado de acuerdo al
área y grado de protección del sistema.
Figura 3.
Hietogramas de diseño, método de bloque alterno (período
de retorno 10 años).
Tabla 2.
Parámetros utilizados en soware SWMM para modelos de inltración en los techos verdes
Método Parámetro Valor Descripción
Green AMPT/ Modi-
cado Green AMPT
Altura de succión 220 mm Valor medio de la capacidad de succión capilar del suelo a
lo largo del frente mojado [14].
Conductividad 1.52 mm/h Conductividad hidráulica del suelo completamente satura-
do [14].
Décit inicial 0.154 Diferencia entre la porosidad del suelo y la humedad ini-
cial [14].
Horton
Tasa inltración máxima 25 mm/h Tasa máxima de inltración en la curva de
Horton (mm/h o in/h) [14].
Tasa inltración mínima 1.52 mm/h Es equivalente a la conductividad hidráulica del suelo satu-
rado [14].
Constante de decaimiento 4 Constante de decaimiento del índice de
inltración para la curva de Horton (1/seg.) [14].
Tiempo de secado 7 días Tiempo necesario (en días) para que un suelo completa-
mente saturado se seque [14].
Volumen máximo 0.296 Máximo volumen de inltración posible (0 si no es aplica-
ble) [14].
Número de Curva
Número de curva 90 Este es el número de curva del SCS [14].
Conductividad 1.52 mm/h Conductividad hidráulica del suelo completamente satura-
do [14].
Tiempo de secado 7 días Tiempo necesario (en días) para que un suelo completa-
mente saturado se seque [14].
97
Tapia B. et al.
Se ha considerado las duraciones de tormentas de 1,
3, 6 y 12 horas; se descartó los valores de 10 minutos, ya
que de acuerdo al análisis que presentan las ecuaciones
del INAMHI, es válido desde 5 minutos y en el análisis
para el bloque alterno se hizo desde tiempo 0 hasta 10
minutos con intervalos de 5 segundos, por lo que no se
recomienda continuar con el análisis. Adicional, el hie-
tograma de 24 horas arrojó valores de error superiores al
10% en el soware SWMM, razón por la cual se descarta
también esta duración.
En la Figura 3 se observa que las precipitaciones tie-
nen un valor máximo de 11.65 mm. A medida que se am-
plía la duración de la tormenta, tanto los valores iniciales
como los nales de las precipitaciones tienden a reducir-
se. Esto se debe a que, aunque las tormentas más cortas
son más intensas, el volumen total de agua aumenta con
la duración. Por ejemplo, la precipitación acumulada es
de 41.09 mm en una hora, incrementándose a 53.60 mm
en un período de 12 horas.
Con base en los modelos hidrológicos de inltración
analizados, considerando el periodo de retorno de 10 años
y las duraciones de tormentas mencionadas se obtienen
los hidrogramas a la salida del sistema de alcantarillado.
Figura 4.
Hidrogramas - Periodo de retorno de 10 años.
98
Evaluación del Impacto de la Implementación de Techos Verdes en el Dimensionamiento de Sistemas de Alcantarillado Urbano
En la Figura 4 se presenta los hidrogramas contem-
plando el tradicional y los techos verdes considerando
diferentes modelos hidrológicos de inltraciones, se evi-
dencia una disminución signicativa en el caudal pico
al implementar los techos verdes por cualquiera de los
métodos de inltración, siendo el método de Núme-
ro de Curva del SCS el que mayor reducción presenta.
Sin embargo, como se muestra en la gura el tiempo de
duración de las tormentas no incide en el porcentaje de
eciencia de reducción de caudal, debido a que es una su-
percie muy pequeña de análisis donde el tránsito no es
importante, por lo tanto, el hidrograma reacciona direc-
tamente con la precipitación. Para mayor análisis se de-
talla en la Tabla 3.
En la Tabla 3 se presentan todos los tiempos de re-
torno para comparar con las duraciones de tormenta,
analizando la eciencia de los techos verdes (Número de
Curva). Se determina que, en promedio, el mayor por-
centaje de reducción del caudal se da en una tormenta
con una duración de 3 horas, alcanzando un 44,5%. Sin
embargo, al examinar cómo varía el caudal pico en fun-
ción de cada periodo de retorno, se observan pequeñas
uctuaciones sin una tendencia clara de aumento o dis-
minución signicativa. Este resultado sugiere que los te-
chos verdes son efectivos en la reducción del caudal en
una amplia gama de periodos de retorno.
Tabla 3.
Porcentaje de reducción en el caudal Techo Convencional y Techos Verdes (Modelo Número de Curva)
Período de
retorno
Caudal (l/s)
Duración de tormenta= 1
hora
Duración de tormenta= 3
horas
Duración de tormenta= 6
horas
Duración de tormenta= 12
horas
MT
(l/s)
TV
(l/s)
Por.
Red.
(%)
MT
(l/s) TV (l/s)
Por.
Red.
(%)
MT
(l/s) TV (l/s)
Por.
Red.
(%)
MT
(l/s) TV (l/s)
Por.
Red.
(%)
T=2 Años 152.2 83.5 45.1 155.4 84.6 45.6 154.3 85.6 44.5 157.9 86.7 45.1
T=5 Años 179.9 101.0 43.9 183.5 102.9 43.9 185.9 104.2 43.9 188.3 105.5 43.9
T=10 Años 210.2 117.2 44.2 214.8 119.3 44.5 217.7 120.6 44.6 220.1 121.9 44.6
T=25 Años 252.4 142.1 43.7 255.9 144.5 43.5 257.5 145.7 43.4 259.0 146.8 43.3
T=50 Años 288.8 163.1 43.5 290.6 160.0 44.9 291.6 161.3 44.7 292.4 162.7 44.4
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Evaluación del Impacto de la Implementación de Techos Verdes en el Dimensionamiento de Sistemas de Alcantarillado Urbano
Figura 5.
Hidrogramas duración 3 horas - Diferentes periodos de re-
torno.
En la Figura 5 se observa los hidrogramas del mode-
lo tradicional versus modelo con TV (Número de Curva)
para los diferentes periodos de retorno en una duración
de tres horas, en donde se aprecia la reducción del cau-
dal pico en todos los eventos analizados, el porcentaje de
reducción oscila de 43.5% al 44.9%, siendo el mayor para
50 años, no es un resultado signicativo, ya que el por-
centaje de reducción aumenta el 1.4%, por lo que se pue-
de manejar diferentes periodos de retorno.
Además del caudal pico, también se ha realizado el
análisis de otros parámetros que son importantes en el
diseño de sistema de alcantarillado, como son el calado y
la velocidad en las tuberías.
En la Tabla 4 se observa una reducción del calado al
implementar techos verdes. Analizando los periodos de
retorno de 2, 5 y 10 años, se registran disminuciones del
31%, 17.2% y 6.9%, respectivamente. Esto se debe a que
el diámetro del tubo considerado en el proyecto fue dise-
ñado para un periodo de retorno de 10 años, permitien-
do que opere con ujo a gravedad. Sin embargo, para los
periodos de retorno de 25 y 50 años, se requiere un diá-
metro mayor, lo que explica la ausencia de una reducción
signicativa del calado en estos casos, ya que la tubería
en la simulación realizada trabaja a presión. Adicional,
se observa que las cubiertas verdes pueden ralentizar el
caudal de las aguas pluviales en comparación con las cu-
biertas convencionales. Para una tormenta con un perio-
do de retorno de 2 años, se estimó una disminución del
20% en la velocidad del ujo. En el caso de un periodo
de retorno de 50 años, los techos verdes muestran una
reducción en la velocidad del ujo del 45.7% en compa-
ración con los techos convencionales. Esta reducción en
la velocidad del ujo se debe a la disminución del caudal
pico lograda mediante la implementación de techos ver-
des, ya que la velocidad del ujo está directamente rela-
cionada con el caudal.
Tabla 4.
Parámetros de calado, velocidad y capacidad de tuberías en una duración de tormenta de 3 horas
Período de retorno Calado (m)
Techos convencionales Techos verdes Porcentaje de reducción (%)
T=2 años 0.29 0.2 31.0%
T=5 años 0.29 0.24 17.2%
T=10 años 0.29 0.27 6.9%
T=25 años 0.29 0.29 0.0%
T=50 años 0.29 0.29 0.0%
Período de retorno Velocidad (m/s)
Techos convencionales Techos verdes Porcentaje de reducción (%)
T=2 años 2.4 1.92 20.0%
T=5 años 2.84 1.95 31.3%
T=10 años 3.33 2.06 38.1%
T=25 años 3.97 2.45 38.3%
T=50 años 4.51 2.45 45.7%
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4. Conclusiones
En conclusión, la implementación de cubiertas verdes
en la urbanización Ecovilla Challuambamba en Cuenca,
Ecuador, demuestra ser una solución efectiva y sosteni-
ble para la gestión de aguas pluviales. En el análisis del
sistema de alcantarillado, se evaluaron dos escenarios:
uno con el diseño tradicional y otro con techos verdes.
Utilizando el soware SWMM, se modelaron ambos
sistemas para comparar su comportamiento hidráulico
bajo diferentes condiciones de lluvia. Los parámetros
especícos de los techos verdes se determinaron utili-
zando el soware Soil Water Characteristics del USDA,
adaptando las propiedades del suelo local. La simulación
mostró que la implementación de cubiertas verdes puede
reducir el caudal pico y mejorar la gestión del agua plu-
vial, sugiriendo que esta solución es efectiva y sostenible
para diferentes proyectos.
Los resultados indican que la instalación de techos
verdes impacta signicativamente en la atenuación del
caudal al retener el agua de las precipitaciones en su capa
vegetativa y en el sustrato en alrededor del 44.5%. Tam-
bién se evidencia una reducción en calado de 6.9%, y ve-
locidad en 38.1%. Esto puede contribuir a la gestión de
aguas pluviales en áreas urbanas al reducir la velocidad y
volumen de agua que uye directamente hacia los siste-
mas de drenaje. Al absorber y retener el agua de lluvia, los
techos verdes ayudan a mitigar el riesgo de inundaciones
urbanas al disminuir la carga de agua que podría saturar
rápidamente las alcantarillas y provocar desbordamientos.
Es importante destacar que los resultados obtenidos
varían según la frecuencia e intensidad de los eventos de
lluvia. En este artículo se ha analizado para periodos de
retorno de 2, 5, 10, 25 y 50 años y se pudo observar que
para los más críticos, 25 y 50 años, hay una reducción del
volumen al implementar techos verdes, del 60% y 57.1%,
respectivamente, lo que permitiría dimensionar tuberías
de menores diámetros.
En el análisis de los modelos de inltración se es-
cogió el número de curva que destaca por su capacidad
para estimar la inltración basado en el tipo de suelo,
la cobertura vegetal y la intensidad de la lluvia. Este
enfoque puede llevar a una gestión más ecaz de las aguas
pluviales en entornos urbanos, mitigando los riesgos de
inundaciones y mejorando la sostenibilidad ambiental.
En resumen, la falta de una regulación que hable acer-
ca de la inclusión de techos verdes no deja de fomentar
la degradación urbanística que implica, hasta el mo-
mento, incluir una solución viable para la mitigación de
inundaciones dentro de las ciudades, sucediendo que la
implementación de techos verdes no deja de ser sino un
remedio paliativo, el cual se puede ejecutar para mejorar
la situación planteada.
Se recomienda realizar estudios adicionales para eva-
luar los efectos de los techos verdes en diferentes con-
diciones climáticas y geográcas, así como su viabilidad
económica y ambiental a largo plazo. Estos datos pueden
proporcionar información valiosa para mejorar la soste-
nibilidad de las infraestructuras urbanas frente al cambio
climático y otros desafíos emergentes.
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