285
Revista Científica Multidisciplinar
https://revistasaga.org/
e-ISSN
3073-1151
Octubre-Diciembre
, 2025
Vol.
2
, Núm.
4
,
285-302
https://doi.org/10.63415/saga.v2i4.291
Artículo de Investigación
.
Evaluación hidráulica del sistema de alcantarillas pluviales utilizando
el programa HEC-RAS: Caso de estudio, sector La Pila, Manabí-
Ecuador
Hydraulic Evaluation of the Storm Sewer System Using the HEC-RAS Program:
Case Study, La Pila Sector, Manabí-Ecuador
Avaliação Hidráulica do Sistema de Drenagem Pluvial Utilizando o Programa
HEC-RAS: Estudo de Caso, Setor La Pila, Manabí-Equador
Josué David Mendoza Cedeño
1
, Elvis Junior Sornoza Arteaga
1
,
César Iván Palma Villavicencio
1
1
Universidad Técnica de Manabí, Portoviejo, Ecuador.
Recibido
: 2025-08-25 /
Aceptado
: 2025-10-02 /
Publicado
: 2025-10-20
RESUMEN
La gestión adecuada de los sistemas pluviales urbanos es esencial para minimizar los impactos de las precipitaciones
intensas en zonas propensas a inundaciones. Este estudio evalúa el desempeño hidráulico del sistema de alcantarillas
pluviales en la parroquia La Pila, provincia de Manabí (Ecuador), utilizando el software HEC-RAS 6.4 para simular el
flujo bidimensional del agua durante eventos de lluvia. A partir de un modelo digital de elevación (MDE) de 3 m de
resolución, registros pluviométricos del INAMHI y levantamientos topográficos, se caracterizó el comportamiento
hidráulico del sistema y se identificaron los puntos críticos de desbordamiento. Los resultados indican que la red presenta
secciones subdimensionadas y pendientes insuficientes para evacuar caudales generados en tormentas de recurrencia
quinquenal y decenal. Se proponen medidas de rediseño, incluyendo ampliación de secciones y disposición de cunetas
complementarias.
Palabras clave:
drenaje pluvial, HEC-RAS 2D, alcantarillado urbano, modelación hidráulica, Manabí
ABSTRACT
Proper management of urban stormwater systems is essential to minimize the impacts of intense rainfall in flood-prone
areas. This study evaluates the hydraulic performance of the stormwater drainage system in La Pila parish, Manabí
province (Ecuador), using HEC-RAS 6.4 software to simulate two-dimensional water flow during rainfall events. Using
a 3-m resolution digital elevation model (DEM), INAMHI rainfall records, and topographic surveys, the system's
hydraulic behavior was characterized, and critical overflow points were identified. The results indicate that the network
has undersized sections and insufficient slopes to evacuate flows generated during five- and ten-year storms. Redesign
measures are proposed, including section widening and the provision of complementary ditches.
keywords
: stormwater drainage, HEC-RAS 2D, urban sewers, hydraulic modeling, Manabí
RESUMO
A gestão adequada dos sistemas pluviais urbanos é essencial para minimizar os impactos das chuvas intensas em áreas
propensas a inundações. Este estudo avalia o desempenho hidráulico do sistema de drenagem pluvial na paróquia La Pila,
província de Manabí (Equador), utilizando o software HEC-RAS 6.4 para simular o escoamento bidimensional da água
durante eventos de chuva. A partir de um modelo digital de elevação (MDE) com resolução de 3 m, registros
pluviométricos do INAMHI e levantamentos topográficos, foi caracterizado o comportamento hidráulico do sistema e
identificados os pontos críticos de transbordamento. Os resultados indicam que a rede apresenta seções subdimensionadas
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e declividades insuficientes para escoar as vazões geradas em tempestades com recorrência de cinco e dez anos. Propõem-
se medidas de redesenho, incluindo ampliação de seções e implantação de valetas complementares.
palavras-chave
: drenagem pluvial, HEC-RAS 2D, esgoto urbano, modelagem hidráulica, Manabí
Forma sugerida de citar (APA):
Mendoza Cedeño, J. D., Sornoza Arteaga, E. J., & Palma Villavicencio, C. I. (2025). Evaluación hidráulica del sistema de alcantarillas pluviales
utilizando el programa HEC-RAS: Caso de estudio, sector La Pila, Manabí-Ecuador Revista Científica Multidisciplinar SAGA, 2(4), 285-302.
https://doi.org/10.63415/saga.v2i4.291
Esta obra está bajo una licencia internacional
Creative Commons de Atribución No Comercial 4.0
INTRODUCCIÓN
El diseño y evaluación de los sistemas de
drenaje urbano constituyen un aspecto
fundamental dentro de la ingeniería civil
moderna, especialmente ante el incremento de
la variabilidad climática y los eventos
hidrometeorológicos extremos. En contextos
urbanos, el manejo inadecuado de las
escorrentías pluviales puede generar
anegamientos, erosión y deterioro de las
infraestructuras, afectando tanto la seguridad
vial como la calidad ambiental (Chow et al.,
2023). La correcta planificación hidráulica,
basada en estudios técnicos actualizados,
resulta esencial para garantizar la eficiencia de
los sistemas de conducción y evacuación del
agua lluvia.
En Ecuador, la provincia de Manabí se
caracteriza por su alta vulnerabilidad frente a
fenómenos asociados a la variabilidad
climática, lo que demanda una gestión más
rigurosa del recurso hídrico superficial. Las
precipitaciones irregulares, combinadas con la
expansión urbana desordenada y la falta de
mantenimiento de las estructuras pluviales,
provocan una disminución progresiva de la
capacidad de conducción de los sistemas de
drenaje (Jiménez et al., 2023). En
consecuencia, muchas zonas urbanas presentan
deficiencias hidráulicas que comprometen la
funcionalidad de sus alcantarillados pluviales.
La parroquia La Pila, situada en el cantón
Montecristi, constituye un ejemplo
representativo de esta problemática. Su
desarrollo urbano ha avanzado sin una
planificación hidráulica integral, lo que ha
generado conflictos entre la infraestructura
construida y las condiciones naturales del
terreno. Durante los periodos de lluvia, el
incremento del escurrimiento superficial
sobrepasa la capacidad de las alcantarillas,
ocasionando encharcamientos y erosión en las
márgenes de los canales de drenaje. Estos
eventos ponen en evidencia la necesidad de
realizar estudios técnicos que permitan
comprender el comportamiento hidráulico del
sistema y establecer medidas correctivas
(Arcement & Schneider, 2022).
Figura 1
. Mapa de ubicación de la
evaluación hidráulica de las alcantarillas.
A esto se suma el progresivo cambio en los
patrones de uso y cobertura del suelo. La
sustitución de áreas naturales por superficies
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impermeables, como pavimentos y
construcciones, ha reducido significativamente
la infiltración, acelerando la concentración del
flujo superficial (USACE, 2023). Dichos
cambios no solo modifican el tiempo de
concentración y la velocidad de escurrimiento,
sino que también afectan la capacidad de
autodepuración de los cauces, incrementando
la sedimentación y el transporte de
contaminantes.
En este contexto, la evaluación hidráulica
de los sistemas de alcantarillado pluvial se
convierte en una herramienta indispensable
para el diagnóstico de la infraestructura
existente. Su aplicación permite determinar la
eficiencia de las estructuras frente a diferentes
escenarios hidrológicos, identificando posibles
puntos de colapso o sobredimensionamiento
(Brunner, 2023). Además, constituye la base
para la formulación de propuestas de mejora
que garanticen la resiliencia de los sistemas
urbanos ante eventos extremos.
El empleo de modelos numéricos
bidimensionales, como los implementados en
el software HEC-RAS, ha revolucionado la
manera en que se analizan los flujos en canales
y estructuras hidráulicas. Estos modelos
permiten representar con alta precisión los
procesos de inundación, tránsito de caudales y
pérdidas de energía, integrando parámetros
geomorfológicos, hidráulicos y climáticos en
un solo entorno de simulación (Maidment &
Mays, 2022). Su uso en proyectos de ingeniería
civil favorece la toma de decisiones basadas en
evidencia técnica y en escenarios
reproducibles.
Asimismo, la aplicación de metodologías
hidrológicas estandarizadas, como el método
del número de curva del Soil Conservation
Service (SCS), proporciona una base sólida
para estimar la respuesta del terreno ante
eventos de lluvia. Este enfoque es
especialmente útil en regiones donde la
información pluviométrica es limitada, ya que
permite caracterizar el comportamiento de las
cuencas en función de la cobertura vegetal y el
tipo de suelo (USDA, 2022). En combinación
con herramientas de modelación hidráulica,
estos métodos posibilitan una comprensión
más integral de la dinámica de las aguas
pluviales.
El deterioro de los sistemas de
alcantarillado pluvial no solo implica una
disminución de su eficiencia hidráulica, sino
también un impacto directo sobre el entorno
ambiental y social. La acumulación de
sedimentos, residuos sólidos y vegetación en
las estructuras impide el flujo libre del agua,
generando condiciones de riesgo y posibles
focos de contaminación (CEPAL, 2024). En
este sentido, la evaluación técnica y el
mantenimiento preventivo deben ser
considerados como parte esencial de la gestión
sostenible del recurso hídrico urbano.
Finalmente, esta investigación busca
aportar una visión técnica sobre el desempeño
hidráulico de las alcantarillas pluviales en la
parroquia La Pila, destacando la importancia
del análisis hidrológico e hidráulico como base
para la planificación territorial. Su enfoque
integra la ingeniería civil y ambiental,
proponiendo soluciones fundamentadas en
criterios de sostenibilidad, eficiencia y
resiliencia ante el cambio climático
(UNESCO, 2023). El estudio pretende servir
como referencia para futuras intervenciones en
zonas urbanas con condiciones similares
dentro de la región litoral ecuatoriana.
METODOLOGÍA
La investigación se desarrolló en la
parroquia La Pila, provincia de Manabí,
Ecuador, dentro de un contexto de creciente
vulnerabilidad frente a los eventos
hidrometeorológicos extremos. El proceso
metodológico se estructuró en tres etapas
principales: recopilación de información
hidrológica, delimitación de microcuencas y
modelación hidráulica de las alcantarillas
pluviales. Cada una de estas fases se diseñó
para garantizar la coherencia entre los
resultados hidrológicos e hidráulicos,
permitiendo obtener una representación
precisa del comportamiento del flujo en
condiciones de lluvia intensa.
En la primera etapa se recopilaron los
registros pluviométricos históricos de la
estación meteorológica M448 “La Laguna”,
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perteneciente al Instituto Nacional de
Meteorología e Hidrología (INAMHI). Los
datos abarcaron un período de 24 años (2000-
2024), con resolución mensual, permitiendo
determinar la precipitación promedio anual de
aproximadamente 500 mm. Esta información
fue empleada como base para el cálculo de la
lluvia de diseño y la estimación de los caudales
máximos de escorrentía en la zona de estudio
(INAMHI, 2024).
Posteriormente, se efectuó la delimitación
de las microcuencas mediante el uso de
información cartográfica oficial obtenida del
MAGAP y del Instituto Geográfico Militar
(IGM). Se emplearon modelos digitales de
elevación (MDE) con una resolución espacial
de 12.5 m, procesados en el software ArcGIS
Pro y HEC-GeoHMS para identificar la red de
drenaje, cabeceras y divisorias topográficas.
De esta manera se establecieron tres unidades
de análisis hidrológico: S_1, S_2 y S_3, con
áreas de aportación diferenciadas y
características morfométricas calculadas
mediante herramientas SIG.
Figura 2
. Mapa de ubicación de la evaluación hidráulica de las alcantarillas.
En la segunda etapa se aplicó el método del
Número de Curva (CN) del Soil Conservation
Service (SCS), considerando las
combinaciones de tipo de suelo y cobertura
vegetal obtenidas de imágenes satelitales
Landsat 8 y Sentinel-2. Los valores de CN
ponderado se determinaron de acuerdo con la
tabla de hidrología del SCS, adaptada a las
condiciones locales de textura y permeabilidad
del suelo. Este procedimiento permitió estimar
la infiltración potencial y definir la escorrentía
efectiva para cada microcuenca (USDA,
2022).
La modelación hidrológica se efectuó
utilizando el método de tránsito de avenidas de
Muskingum, que permite estimar la atenuación
y el desfase de los hidrogramas entre las
secciones de entrada y salida de cada
subcuenca. El proceso fue implementado en el
software HEC-HMS, integrando los
parámetros de precipitación efectiva, número
de curva, tiempo de retardo y longitud de flujo.
Los hidrogramas generados sirvieron como
insumo para la simulación hidráulica posterior
(Maidment & Mays, 2022).
En la tercera etapa se llevó a cabo la
simulación hidráulica bidimensional en el
programa HEC-RAS 6.3, considerando la
geometría obtenida del modelo digital de
elevación y los caudales de entrada calculados.
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Las ecuaciones de Saint-Venant en dos
dimensiones (2D) se emplearon para
representar el flujo no permanente dentro de
las alcantarillas y sobre la superficie, tomando
en cuenta los efectos de fricción, transporte y
pendiente. Este modelo permitió evaluar la
distribución espacial del calado, la velocidad
del flujo y las condiciones de energía
específica a lo largo de los conductos
(Brunner, 2023).
El trabajo de campo se determinó las
dimensiones, diámetros, materiales y estado
estructural. Se identificaron alcantarillas de
sección circular de 1.0 m de diámetro, ubicadas
a lo largo de la vía principal de La Pila, con
distancias aproximadas de 279.10 m entre
estructuras. Asimismo, se registraron las
coordenadas geográficas mediante GPS de alta
precisión para georreferenciar los puntos de
entrada y salida del sistema pluvial. Los datos
de campo fueron comparados con los planos
topográficos y validados dentro del entorno de
modelación.
Adicionalmente, se efectuó un
levantamiento fotográfico de las condiciones
físicas de las estructuras para analizar el grado
de sedimentación, obstrucción por vegetación
y acumulación de residuos sólidos. Este
registro visual permitió relacionar los
resultados del modelo hidráulico con la
capacidad funcional real de las alcantarillas,
identificando sectores con pérdida de
eficiencia o reducción de área hidráulica
efectiva (Jiménez et al., 2023).
Finalmente, los resultados obtenidos fueron
integrados en un análisis comparativo entre los
escenarios de 25 y 50 años de periodo de
retorno. Los datos de calado, velocidad y
energía específica fueron exportados desde
HEC-RAS y representados gráficamente
mediante herramientas de análisis estadístico y
visualización. Este proceso permitió
identificar los tramos críticos y proponer
medidas técnicas de mitigación enfocadas en la
mejora del sistema de drenaje urbano (CEPAL,
2024).
RESULTADOS
En cuanto al procesamiento de los datos
infiltración de las microcuencas que se muestra
en la tabla 1, se puede observar la variación del
número de curva que se presenta tanto en S_1,
S_2 y S_3, estos valores evidencian una
correlación directa entre el grado de
intervención antrópica y la respuesta
hidrológica de cada microcuenca.
Tabla 1
. Número de curva (CN) ponderado según el tipo de suelo y cobertura vegetal predominante
en las microcuencas
Microcuenca Tipo de suelo predominante Cobertura vegetal principal
CN
ponderado
S_3
Franco arcillo-limoso y franco
arcilloso
Bosque natural
71.00
S_2
Franco arcilloso y arcilloso Bosque natural / Pasto cultivado 76.96
S_1
Franco arcilloso y arcilloso
(>35% de arcilla)
Cultivos de ciclo corto / Pasto
cultivado / Bosque natural
77.04
Nota: Los valores más altos de CN corresponden a suelos con menor capacidad de infiltración y
mayor escorrentía superficial
En cuanto al análisis de datos de lluvia, la
figura 3, presenta el comportamiento espacial
de la precipitación anual que se aproxima a los
500 mm, lo que caracteriza a la zona como de
régimen semiárido a subhúmedo, con
marcadas estacionalidades.
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290
Figura 3
.
Precipitación anual registrada en la estación meteorológica M448 “La Laguna”,
periodo 2000
–
2024
Así mismo el procesamiento morfométrico
de las microcuencas aportante, que se
presentan en la Tabla 2, indica el
comportamiento físico de la microcuenca S_3
la cual esta influenciado por una pendiente
promedio más pronunciada, a diferencia de la
microcuenca S_1 la cual registra menores
pendientes y densidades de drenaje, sugiriendo
un flujo más retardado y condiciones de
infiltración más favorables. En el caso de la
microcuenca S_2, los valores intermedios
reflejan un comportamiento mixto, con una
pendiente moderada y una longitud de flujo
mayor, lo que contribuye a una respuesta
hidrológica más equilibrada.
Tabla 2
. Parámetros morfométricos calculados para las microcuencas del sistema pluvial de La Pila,
Manabí
Microcuenca Longitud
máxima
del
recorrido
de flujo
(km)
Pendiente
de
trayectoria
de flujo
más larga
(m/m)
Pendiente
de la
cuenca
(m/m)
Relieve
de la
cuenca
(m)
Relación
de
relieve
Relación
de
elongación
Densidad
de
drenaje
(km/km²)
S_2
4.111 0.016 0.148 125.02 0.03 0.466 0.485
S_1
3.973 0.013 0.147 94.66 0.024 0.44 0.347
S_3
1.543 0.084 0.218 129.92 0.084 0.501 1.14
Nota: Los valores presentados corresponden a los parámetros morfométricos calculados a partir del
modelo digital de elevación (MDE)
En la tabla 3 se establecieron los valores del
método de Muskingum como lo es la longitud
del cauce del Reach R_1 así como el factor de
pendiente del rio y su constante de
almacenamiento.
Tabla 3
. Parámetros del modelo Muskingum para el tránsito de avenidas en la microcuenca R_1.
Parámetro Símbolo Valor Unidad
Longitud del cauce
Δx
1.54 km
Pendiente del cauce i 0.084 m/m
Constante de almacenamiento K 0.40 h
Coeficiente de ponderación x 0.20
—
Nota: Los valores corresponden a los parámetros del método Muskingum definidos en el software
HEC-HMS (v.4.12) para la microcuenca R_1 del sistema pluvial de La Pila, provincia de Manabí
50
100
150
200
250
300
350
400
450
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
Precipitación (mm)
Tiempo (años)
ESTACIÓN METEROLOGICA M448
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En la figura 4 se representa el
comportamiento combinado de los caudales
generados en los Microcuencas S_1 y el
enrutamiento Reach R1, integrados en el punto
de control de salida.
Figura 4
. Hidrograma de salida para un periodo de retorno de 25 años
La figura 5 se representa el caudal total de
salida del sistema modelado con HEC-HMS,
utilizando el método del Número de Curva
(CN) para la lluvia efectiva y el tránsito de
avenidas de Muskingum.
Figura 5
. Hidrograma de salida para un periodo de retorno de 50 años
La figura 6 muestra la simulación hidráulica
obtenida mediante el software Hec-Ras 6.4.1,
representando la distribución espacial de la
altura del agua (m) y la velocidad (m/s) en el
entorno de la alcantarilla principal del sistema
pluvial de La Pila.
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
0:001:122:243:364:486:00
Caudal (m³/s)
Tiempo (horas
)
Hidrograma de salida para un periodo de 25 años
Salida del flujo R1
Salida del flujo S_1
Total del flujo (m³/s)
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
9,00
0:001:122:243:364:486:00
Caudal (m²/s)
Tiempo (horas)
Hidrograma de salida para un periodo de 50 años
Salida del flujo R1
Salida del flujo S_1
Total del flujo (m³/s)
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Figura 6
. Distribución bidimensional de altura y velocidad del flujo para un evento con periodo de
retorno de 25 años
La figura 7, presenta la variación
longitudinal de la altura del agua (m) y la
velocidad (m/s) a lo largo del conducto
principal, obtenidas mediante la simulación
unidimensional en HEC-RAS 6.4.1 Los
resultados evidencian el comportamiento
hidráulico del flujo dentro del tramo.
Figura 7
. Relación entre altura de agua y velocidad del flujo en la alcantarilla 1 para un evento
con periodo de retorno de 25 años
La figura 8 muestra la simulación hidráulica
bidimensional fue elaborada en el software
Hec-Ras en 2D, mostrando la variación
espacial de la altura del agua (m) y la velocidad
(m/s) en la alcantarilla 2 del sistema pluvial de
La Pila, bajo condiciones de caudal de entrada
generadas en HEC-HMS.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0246810121416
Velocidad (m/s)
Altura de agua (m)
Distancia (m)
Alcantarilla 1
Altura (m)
Velocidad (m/s)
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Figura 8
. Distribución bidimensional de altura y velocidad del flujo en la alcantarilla 2 para un
periodo de retorno de 25 años
Los resultados de la figura 9 y 10 en HEC-
RAS evidencian un comportamiento
hidráulico complejo en la alcantarilla 2,
caracterizado por altas concentraciones de
flujo y gradientes pronunciados de velocidad
en el punto de descarga.
Figura 9
. Relación entre la altura del agua y la velocidad del flujo en la alcantarilla 2 (sección
circular 1) para un periodo de retorno de 25 años
Figura 10
. Relación entre la altura del agua y la velocidad del flujo en la alcantarilla 2 (sección
circular 2) para un periodo de retorno de 25 años
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
2,4
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0510152025303540
Velocidad (m/s)
Altura de agua (m)
Distancia (m)
Alcantarilla 2 seccion circular 1
Altura (m)
Velocidad (m/s)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
0510152025303540
Velocidad (m/s)
Altura de agua (m)
Distancia (m)
Alcantarilla 2 seccion circular 2
Altura (m)
Velocidad (m/s)
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La figura 11 muestra el resultado de la
simulación hidráulica bidimensional fue
elaborada en el Hec-Ras, representando la
distribución espacial de la altura del agua (m)
y la velocidad (m/s) bajo un evento extremo
con un tiempo de retorno de 50 años.
Figura 11
. Distribución bidimensional de altura y velocidad del flujo en la alcantarilla 1 para un
periodo de retorno de 50 años
La figura 12 representa el comportamiento
longitudinal del flujo en la alcantarilla 1,
mostrando la variación de la altura del agua
(m) y la velocidad (m/s) obtenidas mediante
simulación unidimensional en HEC-RAS. El
análisis corresponde al mismo escenario
hidrológico de 50 años, con condiciones de
borde derivadas del hidrograma de salida
generado en HEC-HMS.
Figura 12
. Relación entre la altura del agua y la velocidad del flujo en la alcantarilla 1 para un
periodo de retorno de 50 años.
La figura 13, muestra como resultado la
simulación hidráulica bidimensional,
representando la distribución espacial de la
altura del agua (m) y la velocidad (m/s) en la
alcantarilla 2.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0246810121416
Velocidad (m/s)
Altura de agua (m)
Distancia (m)
Alcantarilla 1
Altura (m)
Velocidad (m/s)
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295
Figura 13
. Distribución bidimensional de altura y velocidad del flujo en la alcantarilla 2 para un
periodo de retorno de 50 años
Se muestra en la figura 14 y 15, el escenario
simulado para un periodo de retorno de 50 años
muestra un incremento significativo tanto en la
altura del flujo como en la velocidad media,
respecto al evento de 25 años.
Figura 14
. Relación entre la altura del agua y la velocidad del flujo en la alcantarilla 2 (sección
circular 1) para un periodo de retorno de 50 años
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
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2,4
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0
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1,6
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2
0510152025303540
Velocidad (m/s)
Altura de agua (m)
Distancia (m)
Alcantarilla 2 seccion circular 1
Altura (m)
Velocidad (m/s)
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Figura 15
. Relación entre la altura del agua y la velocidad del flujo en la alcantarilla 2 (sección
circular 2) para un periodo de retorno de 50 años
La visita de campo que se muestra en la
figura 16, realizada revelo condiciones de
deterioro estructural y funcional, evidenciando
bloqueos parciales, crecimiento excesivo de
vegetación ribereña y presencia de desechos
sólidos.
En la figura A, el ingreso de flujo se ve
comprometido por acumulación de material
vegetal, lo que puede reducir la capacidad
hidráulica del sistema durante eventos de alta
precipitación. La figura B muestra un tramo
con escurrimiento a cielo abierto y posible
pérdida de sección hidráulica por invasión de
vegetación, lo que incrementa la fricción y el
riesgo de desbordamientos.
En la figura C, el interior del conducto
presenta sedimentación y formación de
biopelículas, indicio de flujo lento y
condiciones anóxicas. Finalmente, la figura D
evidencia descarga contaminada y residuos
sólidos urbanos, lo cual no solo afecta la
eficiencia hidráulica, sino también la calidad
ambiental y sanitaria del entorno.
Estos hallazgos sustentan la necesidad de
implementar mantenimiento periódico,
limpieza de sedimentos y rehabilitación
estructural de los conductos, además de
acciones de gestión ambiental que mitiguen la
contaminación y el deterioro del sistema
pluvial.
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2,2
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0,005,0010,0015,0020,0025,0030,0035,0040,00
Velocidad (m/s)
Altura de agua (m)
Distancia (m)
Alcantarilla 2 seccion circular 2
Altura (m)
Velocidad (m/s)
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Figura 16
. Evaluación visual del sistema de alcantarillado pluvial en el sector La Pila, Manabí
Se presenta a continuación los resultados obtenidos en la encuesta realizada, para la tabla 4 y figura
17.
Tabla 4
. Frecuencia de inundaciones en el sistema de alcantarillado pluvial.
¿Con qué frecuencia se presentan inundaciones en su sector durante la temporada de lluvias?
Nunca
Rara vez Algunas veces Frecuentemente Siempre
Recuento
0
0
10
19
1
% de N filas de capa
válidas
0.0%
0.0%
33.3%
63.3%
3.3%
La mayoría de los encuestados (63.33%)
afirmó que las inundaciones ocurren
frecuentemente durante la temporada de
lluvias, mientras que un 33.33% indicó que se
presentan algunas veces. Solo el 3.33%
consideró que las inundaciones ocurren
siempre.
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Figura 17
. Recurrencia de inundaciones en los sistemas de drenaje
Se muestra los resultados de la encuesta
tanto en la tabla 5 y figura 18, en lo que
respecta a la presencia del sistema de
alcantarilla pluvial.
Tabla 5
. Conocimiento sobre el sistema de alcantarillado pluvial de la Pila
¿Conoce usted si su barrio cuenta con un sistema de alcantarillado pluvial funcional?
Sí, y funciona bien Sí, pero no funciona
adecuadamente
No estoy seguro No cuenta con
sistema
Recuento
16
8
4
2
% del N de fila
53.3%
26.7%
13.3% 6.7%
El 53.33% de los encuestados afirmó
conocer y reconocer un sistema pluvial
funcional en su sector, mientras que el 26.67%
considera que no opera correctamente,
evidenciando percepciones divididas sobre su
efectividad. Además, un 13.33% manifestó
desconocimiento sobre la existencia del
sistema, lo que sugiere falta de información
comunitaria y participación ciudadana en la
gestión del drenaje urbano. Un 6.67%
confirmó no contar con alcantarillado, lo que
representa sectores vulnerables con mayor
exposición a inundaciones.
Figura 18
. Valoración sobre la existencia de sistemas de alcantarillado pluvial de la Pila
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Se presentan los resultados de las causas
principales que producen inundaciones en el
sector de la Pila que muestra en la tabla 6 y
figura 19
Tabla 6
. Principales causas de las inundaciones según los habitantes.
¿A qué atribuye usted principalmente las inundaciones en su sector?
Falta o mal estado del sistema
de alcantarillado pluvial
Obstrucción por
desechos
Lluvias excesivas Falta de
mantenimiento
Recuento
2
15
5
8
% del N de fila
6.7%
50.0%
16.7%
26.7%
La obstrucción por desechos sólidos (50%)
fue identificada como la causa principal de las
inundaciones, seguida por la falta de
mantenimiento (26.67%) del sistema pluvial.
Estos resultados reflejan una problemática
tanto ambiental como de gestión municipal,
donde el mal manejo de residuos y la ausencia
de limpieza preventiva reducen la capacidad
hidráulica de las alcantarillas. Las lluvias
intensas (16.67%) y el mal estado del sistema
(6.67%) también contribuyen, pero en menor
medida, mostrando que el problema es más de
operación que de diseño.
Figura 19
. Análisis del mantenimiento del sistema de alcantarillado pluvial.
Se presentan los resultados de los datos
obtenidos por la comunidad en cuanto al
tiempo que se tarda en evacuar el agua después
de un evento de precipitación extrema se
evidencia en la tabla 7 y figura 20.
Tabla 7
. Tiempo que tarda en retirarse el agua estancada después de una lluvia.
¿Cuánto tiempo tarda en retirarse el agua estancada luego de una lluvia fuerte?
Menos de una
hora
Entre 1 y 3 horas Entre 3 y 6 horas Más de 6 horas Permanece por
días
Recuento
0
3
16
2
9
% del N de fila
0.0%
10.0% 53.3% 6.7%
30.0%
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Más de la mitad de los habitantes (53.33%)
señaló que el agua tarda entre 3 y 6 horas en
retirarse, mientras que un 30% indicó que el
agua permanece por días, lo que implica
deficiencias en la pendiente hidráulica o en la
capacidad del sistema para evacuar el caudal
pluvial. Este tiempo prolongado de drenaje
favorece el deterioro de las vías, la
proliferación de vectores y la afectación a
viviendas, representando un riesgo tanto
sanitario como estructural.
Figura 20
. Tiempo en que el tarda el agua en evacuar zonas de inundables en la parroquia La
Pila.
DISCUSIÓN
El análisis hidrológico e hidráulico
desarrollado en la parroquia La Pila permitió
identificar la respuesta del sistema pluvial
frente a eventos de precipitación con periodos
de retorno de 25 y 50 años. Los resultados
obtenidos mediante la modelación en HEC-
HMS y HEC-RAS evidenciaron un
comportamiento no lineal entre el aumento de
la precipitación y la magnitud del caudal de
salida, mostrando incrementos significativos
de las velocidades y alturas del flujo,
particularmente en las alcantarillas 1 y 2. Este
comportamiento confirma la sensibilidad del
sistema frente a lluvias extremas, característica
común en cuencas urbanizadas con alta
impermeabilización superficial (Maidment &
Mays, 2022).
Los valores del Número de Curva (CN),
comprendidos entre 71 y 77, reflejan
diferencias en la cobertura vegetal y el tipo de
suelo de las microcuencas analizadas. Aquellas
con mayor intervención antrópica registraron
valores de CN más altos, lo que implica una
menor capacidad de infiltración y, por tanto,
una mayor escorrentía superficial. Este patrón
concuerda con lo señalado por USDA (2022),
quien indica que las superficies con cobertura
reducida tienden a generar respuestas
hidrológicas rápidas y caudales pico elevados.
La modelación de Muskingum complementó
este análisis, mostrando que el coeficiente de
almacenamiento (K = 0.40 h) y el factor de
ponderación (x = 0.20) representaron
adecuadamente el tránsito de avenidas a lo
largo del cauce, confirmando la confiabilidad
del modelo hidrológico empleado.
La modelación hidrológica e hidráulica
desarrollada en los programas HEC-HMS y
HEC-RAS permitió determinar que el sistema
de alcantarillado pluvial de La Pila se
encuentra operando al límite de su capacidad
durante eventos de precipitación con tiempos
de retorno de 25 y 50 años, evidenciando
velocidades de flujo superiores a 3.6 m/s y
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calados de hasta 1.52 m. Este comportamiento
refleja una condición de sobrecarga hidráulica
que puede derivar en desbordamientos locales
y erosión estructural en los puntos de descarga,
lo cual coincide con los parámetros
identificados por Brunner (2023) y USACE
(2023), quienes destacan que sistemas con
pendientes reducidas y secciones colmatadas
tienden a perder eficiencia bajo escenarios de
lluvia extrema. Este hallazgo coincide con las
observaciones de campo, donde se constató la
acumulación de sedimentos, residuos sólidos y
vegetación dentro de los conductos,
reduciendo su sección hidráulica efectiva y
generando pérdidas de energía por fricción
(Jiménez et al., 2023).
En cuanto al componente social, los
resultados de las encuestas evidenciaron una
alta frecuencia de inundaciones (63.33 %) y
una percepción comunitaria que atribuye la
causa principal a la obstrucción por desechos
sólidos (50 %) y a la falta de mantenimiento
del sistema (26.67 %). Estos hallazgos se
alinean con las conclusiones de CEPAL
(2024), quien advierte que la falta de gestión
ambiental urbana incrementa la vulnerabilidad
hidráulica de las zonas pobladas.
Adicionalmente, el 53.33 % de los encuestados
reconoció contar con un sistema pluvial
funcional, aunque un 26.67 % indicó que no
opera adecuadamente, lo que pone de
manifiesto la desigualdad en la calidad de la
infraestructura y la limitada participación
ciudadana en su mantenimiento.
Finalmente, el análisis de tiempos de
drenaje reveló que más del 53 % de los
habitantes manifestó que el agua tarda entre 3
y 6 horas en retirarse, y un 30 % indicó que
permanece por días, confirmando que la
eficiencia del sistema está comprometida.
Estos tiempos prolongados de evacuación
pueden asociarse a pendientes bajas, diseños
insuficientes de las alcantarillas y ausencia de
mantenimiento preventivo, aspectos que deben
ser priorizados dentro de la planificación
hidráulica urbana de La Pila (Arcement &
Schneider, 2022).
CONCLUSIONES
El sistema de alcantarillado pluvial de La
Pila presenta condiciones de sobrecarga
hidráulica durante eventos de lluvia con
periodos de retorno de 25 y 50 años,
evidenciando la necesidad de redimensionar
las estructuras y optimizar su capacidad de
conducción.
Los valores del Número de Curva (CN) y
los parámetros morfométricos de las
microcuencas reflejan una alta susceptibilidad
a la escorrentía superficial, especialmente en
zonas con menor cobertura vegetal y mayor
grado de urbanización.
La obstrucción por desechos sólidos y la
falta de mantenimiento fueron identificadas
como las principales causas de las
inundaciones, lo que resalta la importancia de
fortalecer la gestión ambiental y la educación
ciudadana.
Las simulaciones hidráulicas mostraron
velocidades y calados críticos que podrían
generar desbordamientos en puntos específicos
del sistema, lo cual representa un riesgo
estructural y social si no se implementan
medidas correctivas.
Se recomienda desarrollar un plan de
mantenimiento integral, acompañado de
monitoreo técnico mediante modelación
hidrodinámica periódica, para garantizar la
sostenibilidad del sistema y su resiliencia
frente a eventos hidrometeorológicos
extremos.
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Cultural Organization.
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DECLARACIÓN DE CONFLICTO DE INTERESES
Los autores declaran no tener conflictos de intereses.
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