Gestión y desarrollo de propuesta para proyectos de cooperación internacional KUSANONE: Puente peatonal en la vereda San José de la Montaña, Medellín María Camila Vélez Molina Informe de práctica presentado para optar al título de Ingeniera Civil Modalidad de Práctica Semestre de Industria o Práctica Empresarial Tutores Edwin Fabián García Aristizábal, Doctor (PhD) en Ingeniería Alejandro Ospina Trujillo, Magíster (MSc) en Ingeniería Universidad de Antioquia Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil Medellín, Antioquia, Colombia 2026 Cita (Vélez Molina, 2026) Referencia Estilo APA 7 (2020) Vélez Molina, M.C. (2026). Gestión y desarrollo de propuesta para proyectos de cooperación internacional KUSANONE: Puente peatonal en la vereda San José de la Montaña, Medellín [Informe de práctica]. Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia. Repositorio Institucional: http://bibliotecadigital.udea.edu.co Universidad de Antioquia - www.udea.edu.co El contenido de esta obra corresponde al derecho de expresión de los autores y no compromete el pensamiento institucional de la Universidad de Antioquia ni desata su responsabilidad frente a terceros. Los autores asumen la responsabilidad por los derechos de autor y conexos. https://co.creativecommons.net/tipos-de-licencias/ https://co.creativecommons.net/tipos-de-licencias/ GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Dedicatoria A mi madre Libia y a mi abuela Alicia, quienes han sido mi mayor apoyo y fortaleza a lo largo de este camino. Con su amor constante y su presencia incondicional me acompañaron incluso sin saber exactamente qué habitaba en mi mente y mi corazón. Este logro es para ustedes, mi raíz y mi impulso, quienes hicieron posible que hoy esté aquí. Agradecimientos A mis amigos, gracias por acompañarme en cada etapa de este proceso, por alentarme y creer en mí incluso en los momentos en que yo misma dudaba. Su compañía, consejos y confianza fueron fundamentales para seguir adelante. A mis tutores por su orientación, disposición y conocimientos compartidos a lo largo de este trabajo, los cuales fueron esenciales para su desarrollo y culminación. Finalmente, a mi amada Universidad de Antioquia, gracias por acogerme como una de sus hijas, por formarme no solo como profesional, sino también como persona, y por convertirse en un lugar de aprendizaje, crecimiento y orgullo que llevaré siempre conmigo. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla de contenido Resumen ......................................................................................................................................... 10 Abstract .......................................................................................................................................... 11 1. Introducción ............................................................................................................................... 12 2. Objetivos .................................................................................................................................... 14 3. Marco teórico ............................................................................................................................. 15 4. Metodología ............................................................................................................................... 17 4.1 Revisión preliminar y planificación del proyecto ................................................................ 17 4.2 Diagnóstico y visitas de campo ............................................................................................ 17 4.3 Gestión legal y documental .................................................................................................. 18 4.4 Estudios técnicos y diseños preliminares ............................................................................. 18 4.4.1 Estudio hidrológico ........................................................................................................ 18 4.4.1.1 Recopilación de información hidrometeorológica ................................................. 18 4.4.1.2 Caracterización del régimen climático de la zona .................................................. 19 4.4.1.3 Caracterización del régimen de precipitación ........................................................ 19 4.4.1.4 Determinación de parámetros morfométricos de la cuenca ................................... 19 4.4.1.5 Cálculo de la intensidad de precipitación ............................................................... 19 4.4.1.6 Estimación de caudales de diseño .......................................................................... 19 4.4.2 Estudio hidráulico .......................................................................................................... 19 4.4.2.1 Procesamiento del modelo digital del terreno ........................................................ 20 4.4.2.2 Configuración de la modelación hidráulica ........................................................... 20 5. Análisis de resultados ................................................................................................................. 22 5.2 Diagnóstico y visitas de campo ............................................................................................ 25 5.2.1 Vereda San José de la Montaña-Corregimiento de San Cristóbal ................................. 26 5.2.2 Diagnóstico del estado de la estructura existente .......................................................... 32 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 5.3 Gestión legal y documental .................................................................................................. 35 5.3.1 Titularidad del predio ..................................................................................................... 35 5.3.2 Detalle de los estados Financieros ................................................................................. 36 5.3.2 Resumen presupuestal preliminar del proyecto ............................................................. 37 5.4 Estudios y diseños preliminares ........................................................................................... 38 5.4.1 Diseño estructural preliminar ......................................................................................... 38 5.4.2 Cantidades de obra ......................................................................................................... 44 5.4.3 Estudio hidrológico ........................................................................................................ 46 5.4.3.1 Caracterización del régimen climático ................................................................... 46 5.4.3.2 Caracterización del régimen de precipitación ........................................................ 47 5.4.3.2.1 Delimitación de la cuenca ............................................................................... 47 5.4.3.2.2 Datos de precipitación ..................................................................................... 49 5.4.3.2.2 Parámetros morfométricos .............................................................................. 54 5.4.3.2.3 Tiempo de concentración ................................................................................ 56 5.4.3.2.3 Precipitación máxima para diferentes períodos de retorno ............................. 58 5.4.3.2.3 Curvas IDF ...................................................................................................... 61 5.4.3.2.4 Cálculo de caudales ......................................................................................... 64 5.4.3 Estudio hidráulico .......................................................................................................... 69 6. Conclusiones y recomendaciones ............................................................................................... 79 Referencias ..................................................................................................................................... 80 Anexos ............................................................................................................................................ 81 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Lista de tablas Tabla 1 Detalle estados financieros Alcaldía de Medellín 2023 y 2024 ....................................... 36 Tabla 2 Resumen presupuestal costo directo de la obra ................................................................ 38 Tabla 3 Presupuesto con AIU, aporte de KUSANONE y contrapartida de la Alcaldía de Medellín ........................................................................................................................................................ 38 Tabla 4 Cantidades para demolición de puente existente .............................................................. 45 Tabla 5 Cantidades para demolición de andenes existentes .......................................................... 45 Tabla 6 Resumen cantidades de concreto para el puente .............................................................. 45 Tabla 7 Resumen cantidades de acero para el puente ................................................................... 46 Tabla 8 Punto de descarga de la cuenca hidrográfica ................................................................... 47 Tabla 9 Características estación cercana a la zona de estudio ...................................................... 51 Tabla 10 Reporte de parámetros morfométricos de la cuenca ...................................................... 54 Tabla 11 Resultados tiempos de concentración ............................................................................ 58 Tabla 12 Serie histórica de precipitación máxima en 24 horas de la estación La Iguaná ............. 59 Tabla 13 Precipitación máxima para diferentes periodos de retorno. Serie de distribución de Gumbel. .......................................................................................................................................... 60 Tabla 14 Valores de los coeficientes a, b, c y d para el cálculo de las curvas intensidad-duración- frecuencia, IDF, para Colombia ..................................................................................................... 62 Tabla 15 Intensidad de diseño para diferentes periodos de retorno .............................................. 63 Tabla 16 Coeficientes de escorrentía en áreas urbanas ................................................................. 65 Tabla 17 Coeficientes de escorrentía áreas rurales ....................................................................... 66 Tabla 18 Coeficiente de escorrentía ponderado ............................................................................ 68 Tabla 19 Resultados caudales de diseño ....................................................................................... 69 Tabla 20 Valores n de Manning comúnmente usados para canales principales ........................... 74 Tabla 21 Resultados de la modelación en la ubicación del puente ............................................... 76 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Lista de ilustraciones Ilustración 1 Proceso de los proyectos KUSANONE ................................................................... 24 Ilustración 2 Línea de tiempo actividades de la Embajada japonesa y la Alcaldía de Medellín para el proceso del proyecto ........................................................................................................... 25 Ilustración 3 Ubicación corregimiento de San Cristóbal y vereda San José de la Montaña ........ 27 Ilustración 4 Mapa de ubicación específica del proyecto ............................................................. 28 Ilustración 5 Estructura actual en sitio de intervención ................................................................ 29 Ilustración 6 Institución Educativa San José de la Montaña ........................................................ 29 Ilustración 7 Junta de Acción Comunal ........................................................................................ 30 Ilustración 8 Placa polideportiva .................................................................................................. 30 Ilustración 9 Centro religioso ....................................................................................................... 31 Ilustración 10 Socavaciones en la estructura ................................................................................ 32 Ilustración 11 Acero expuesto en vigas ........................................................................................ 33 Ilustración 12 Ataque biológico en la estructura con manchas de moho y hongos ...................... 33 Ilustración 13 Acumulación de pantano en el puente ................................................................... 34 Ilustración 14 Senderos que no cumplen con criterios básicos de seguridad y accesibilidad ...... 35 Ilustración 15 Plano estructural cimentaciones del puente peatonal. Sección de pila de cimentación .................................................................................................................................... 40 Ilustración 16 Plano estructural superestructura 1 para el puente peatonal .................................. 42 Ilustración 17 Plano estructural superestructura 2 para el puente peatonal .................................. 43 Ilustración 18 Plano estructural muro corona reforzado. Sección pilotes de cimentación ........... 44 Ilustración 19 Delimitación y ubicación de la cuenca con su red de drenaje ............................... 48 Ilustración 20 Mapa de elevaciones de la zona ............................................................................ 49 Ilustración 21 Polígonos de Thiessen de las estaciones cercanas a la cuenca .............................. 50 Ilustración 22 Evolución del estadístico acumulado para la prueba de Pettit ............................... 53 Ilustración 23 Mapa de pendientes de la zona .............................................................................. 55 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 24 Curva hipsométrica de la cuenca ........................................................................... 56 Ilustración 25 Distribución de precipitación máxima para diferentes periodos de retorno .......... 60 Ilustración 26 Regiones de Colombia para definición de parámetros a, b, c, d ............................ 62 Ilustración 27 Curvas IDF estación La Iguaná ............................................................................. 63 Ilustración 28 Coberturas del suelo en la cuenca de estudio ........................................................ 67 Ilustración 29 Modelo del terreno de la cuenca en HEC-RAS ..................................................... 70 Ilustración 30 Modelación del cauce en vista en el MDT ............................................................ 71 Ilustración 31 Modelación del cauce vista en Google satélite ...................................................... 71 Ilustración 32 Vista aguas arriba del cauce .................................................................................. 72 Ilustración 33 Parte de las bancas del canal .................................................................................. 73 Ilustración 34 Cauce de agua y bancas ......................................................................................... 73 Ilustración 35 Resultados de Elevación de la superficie del agua (WSE) para 2.33 y 100 años respectivamente .............................................................................................................................. 75 Ilustración 36 Resultados de Velocidad de flujo para 2.33 y 100 años respectivamente ............. 75 Ilustración 37 Resultados de Profundidad para 2.33 y 100 años respectivamente ....................... 76 Ilustración 38 Sección transversal del cauce para Tr 2.33 años ................................................... 77 Ilustración 39 Sección transversal en puente para Tr 100 años .................................................... 77 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Siglas, acrónimos y abreviaturas AIU Administración, imprevistos y utilidades APA American Psychological Association DHIME Sistema de Información para la Gestión de Datos Hidrológicos y Meteorológicos HI Índice Hipsométrico IDF Intensidad-Duración-Frecuencia MDT Modelo Digital del Terreno MSc Magister Scientiae m.s.n.m Metros sobre el nivel del mar NAME Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias PG Pluviográfica PhD Philosophiae Doctor QGIS Quantum Geographical Information System SIF Secretaría de Infraestructura Física SIG Sistemas de Información Geográfica UdeA Universidad de Antioquia WSE Water Surface Elevation GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Resumen Este informe se enfoca en la formulación y gestión técnica de una propuesta de proyecto de cooperación internacional para el programa KUSANONE de la Embajada Japonesa, en el que se busca reemplazar un puente peatonal deteriorado y con problemas de accesibilidad; un esfuerzo necesario para mejorar la seguridad y movilidad de la comunidad de la vereda San José de la Montaña, demostrando la necesidad de la intervención. La metodología incluyó la revisión documental, el diagnóstico social y los estudios técnicos preliminares. Los resultados del estudio hidrológico mostraron que se trataba de una cuenca pequeña, longeva y con pendientes pronunciadas que evidencian una respuesta hidrológica rápida y con alto grado de erosión. A partir del procesamiento de información de la estación pluviográfica La Iguaná, se estimaron caudales máximos mediante tres métodos, adaptándose el método racional para este caso (caudal de 5.22 m3/s para Tr=100 años). Con estos valores se desarrolló la modelación hidráulica en HEC-RAS, determinando los niveles de agua, las zonas de inundación y las condiciones del cauce, que constituyen una parte importante de la información necesaria para los diseños finales. Los resultados generales confirmaron la viabilidad técnica, financiera y social del proyecto, que cumple plenamente con los criterios de elegibilidad del programa KUSANONE. Palabras clave: puentes, ingeniería civil, formulación de proyectos, cooperación internacional, hidrología, hidráulica, impacto social. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Abstract This report focuses on the formulation and technical management of an international cooperation proposal from the Japanese embassy's KUSANONE program. It aims to replace a pedestrian bridge in poor condition and with accessibility problems, a necessary measure to enhance safety and mobility for the community of the San José de la Montaña rural settlement, thereby demonstrating the need for intervention. The methodology included literature review, social assessment, and preliminary engineering studies. The hydrological study's results showed the involvement of a small, old watershed with steep slopes that evidences fast-flowing water and a high level of erosion. Based on the processing of data from La Iguaná pluviographic rainfall station, peak flows were estimated using three methods, adapting the rational method for this case (discharge of 5.22 m3/s for a return period of 100 years). Using these values, the hydraulic modeling was carried out using HEC-RAS, determining the water levels, flood-prone areas, and the channel conditions, that constitute an important part of the information needed for the final designs. The overall results confirmed the technical, financial, and social feasibility of the project, which fully meet the eligibility criteria for the KUSANONE program. Keywords: bridges, civil engineering, project design, international cooperation, hydrology, hydraulics, social impact. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 1. Introducción La vereda San José de la Montaña, ubicada en el corregimiento de San Cristóbal de Medellín, presenta una problemática significativa relacionada con la movilidad peatonal de sus habitantes. El cruce existente sobre la quebrada La Montañita no cuenta con condiciones estructurales y funcionales adecuadas, evidenciándose procesos de socavación en los apoyos, deficiencias en la accesibilidad debido a andenes con pendientes inadecuadas y fallas en el sistema de drenaje que generan empantanamiento y deterioro acelerado de la estructura. Estas condiciones representan un riesgo para la seguridad de la comunidad, especialmente para los estudiantes de la Institución Educativa San José de la Montaña y los adultos mayores. Asimismo, un eventual colapso del paso aumentaría el recorrido peatonal en aproximadamente 430 metros adicionales, afectando la conectividad y la calidad de vida de la población. Esta situación refleja una problemática recurrente en los territorios rurales del Distrito de Medellín, donde la limitada inversión pública obliga a las comunidades a recurrir a soluciones artesanales de baja calidad y vida útil reducida, lo que incrementa la accidentalidad en senderos y pasos informales sobre corrientes de agua. Aunque desde el año 2023 se han presentado solicitudes formales de intervención ante la Secretaría de Infraestructura Física (SIF) de la Alcaldía de Medellín, el contexto municipal (con más de 4.215 cauces hídricos y un 88% de puentes en estado regular, malo o deficiente) dificulta la priorización de obras en zonas rurales. Ante este escenario, el presente documento tiene como propósito gestionar y desarrollar la propuesta del proyecto para la construcción de un puente peatonal sobre la quebrada La Montañita, incluyendo la formulación técnica requerida para su postulación ante el programa de Asistencia Financiera No Reembolsable para Proyectos Comunitarios de Seguridad Humana KUSANONE del gobierno de Japón. Para ello, se realizará el estudio hidrológico e hidráulico del cauce, con el fin de establecer algunos de los parámetros necesarios para el diseño de una estructura segura, estable y funcional, acorde con las necesidades de la comunidad y las condiciones del entorno. La elaboración de este proyecto se justifica en la necesidad de mejorar la movilidad, la accesibilidad y la seguridad en la vereda San José de la Montaña, al tiempo que promueve la cooperación internacional, el fortalecimiento comunitario veredal y la ejecución eficiente de inversiones orientadas al bienestar social. A su vez, aporta al conocimiento práctico sobre la GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… formulación y evaluación de proyectos de infraestructura social en contextos rurales, integrando criterios técnicos, ambientales y comunitarios necesarios para su futura ejecución. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 2. Objetivos 2.1 Objetivo general Formular y gestionar la propuesta de proyecto para la construcción de un puente peatonal en concreto reforzado sobre la quebrada La Montañita, incorporando el estudio hidrológico e hidráulico necesario para garantizar su seguridad y funcionalidad en la vereda San José de la Montaña, corregimiento de San Cristóbal. 2.2 Objetivos específicos • Analizar las condiciones hidrológicas del área de intervención, con el fin de determinar caudales de diseño y los parámetros necesarios para el diseño del puente peatonal en concreto reforzado. • Estudiar las condiciones hidráulicas del sitio, permitiendo definir las características técnicas de diseño y futura construcción del puente peatonal, garantizando criterios de seguridad, durabilidad y sostenibilidad. • Gestionar la propuesta de financiación ante el programa KUSANONE, mediante la elaboración de los documentos técnicos, legales, sociales y financieros requeridos para su evaluación y aprobación. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 3. Marco teórico La movilidad peatonal en zonas rurales ha sido ampliamente abordada desde enfoques que destacan su importancia para la accesibilidad y la equidad territorial. Como señala Litman (2020), la infraestructura de transporte no solo cumple una función técnica de conexión física, sino que también influye directamente en la inclusión social y en la reducción de diversas desigualdades. En este contexto, los puentes peatonales adquieren un carácter esencial en regiones atravesadas por corrientes hídricas, como lo es la ciudad de Medellín, pues permiten superar barreras naturales que limitan el acceso a servicios básicos, la integración comunitaria y la seguridad de los habitantes (Ministerio de Transporte de Colombia, 2008). En el campo de la ingeniería civil, el concreto reforzado continúa siendo uno de los materiales predominantes para la construcción de infraestructura debido a su resistencia, durabilidad y eficiencia económica. La interacción entre el concreto y el acero proporciona un buen desempeño frente a cargas ambientales y dinámicas, lo que lo convierte en una alternativa adecuada para estructuras que requieren bajo mantenimiento y un ciclo de vida prolongado, especialmente en contextos rurales (Nilson, Darwin & Dolan, 2010). La construcción de puentes sobre cuerpos de agua requiere además un estudio del comportamiento hidrológico e hidráulico del entorno. Los estudios hidrológicos cumplen la función de estimar los caudales asociados a distintos periodos de retorno, mientras que los estudios hidráulicos permiten determinar variables como la socavación, el tirante de flujo, la capacidad de desagüe y las condiciones para definir la altura libre o gálibo. Autores como Chow (1988) destacan que estos análisis son indispensables para establecer caudales de diseño y parámetros de seguridad que reduzcan el riesgo de afectaciones durante eventos extremos. De esta manera, los estudios hídrico–fluviales orientan decisiones fundamentales del diseño, tales como la elección del tipo de cimentación, la elevación y longitud de la estructura y las obras de protección requeridas para evitar fallas asociadas a crecientes o procesos erosivos. Asimismo, la construcción de un puente peatonal no solo se fundamenta en criterios técnicos, sino también en consideraciones relacionadas con el bienestar y la protección de las comunidades. El concepto de seguridad humana, introducido por el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD, 1994), amplía la visión tradicional de la seguridad al incorporar dimensiones económicas, ambientales y sociales. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… En relación con estos enfoques, el programa de cooperación internacional KUSANONE está basado precisamente en el principio de fortalecer la seguridad humana en territorios vulnerables. A través de asistencia financiera no reembolsable, Japón busca apoyar iniciativas comunitarias que contribuyan al bienestar social mediante proyectos de infraestructura básica. En el caso colombiano, la implementación de este programa ha demostrado ser una herramienta eficaz para fortalecer capacidades locales y mejorar las condiciones de vida en zonas con limitaciones infraestructurales (Embajada del Japón en Colombia, 2023). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 4. Metodología La metodología empleada para el desarrollo de este trabajo se estructuró en cuatro fases principales, las cuales permitieron consolidar cierta información técnica, social y administrativa necesaria para la formular la propuesta del proyecto del programa KUSANONE. 4.1 Revisión preliminar y planificación del proyecto En esta fase se llevó a cabo la recopilación y análisis de información secundaria relacionada con el programa KUSANONE, sus lineamientos operativos y los requisitos técnicos definidos por la Embajada de Japón. Asimismo, se realizó una revisión de la normativa colombiana aplicable a la construcción de infraestructura peatonal en zonas rurales, incluyendo criterios estructurales, ambientales y de accesibilidad. Paralelamente, se elaboró un cronograma de actividades donde se establecieron metas en cuanto a identificación de recursos y visitas técnicas con los diferentes profesionales y demás actores territoriales involucrados en el proceso, como lo es el personal social, ambiental y la comunidad de la vereda. 4.2 Diagnóstico y visitas de campo Se realizaron visitas técnicas al sector de la vereda San José de la Montaña, con el fin de caracterizar las condiciones sociales, ambientales y de movilidad de cada zona. Durante estas visitas se identificaron los riesgos asociados a la socavación del suelo, se registró información en base a la ubicación, evidencia fotográfica y cartográfica de las zonas de intervención. De esta manera, se logró comprender las necesidades básicas reales de la comunidad, evaluar el estado actual de la estructura existente y definir los criterios básicos para la formulación técnica del proyecto. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 4.3 Gestión legal y documental En esta fase se revisaron las normativas locales ambientales y constructivas aplicables al desarrollo de infraestructura peatonal en zonas rurales, con el propósito de garantizar el cumplimiento de los requisitos legales del proyecto. También se preparó la documentación técnica, social y administrativa requerida por el programa, incluyendo formularios, presupuestos, análisis de impacto comunitario y las cartas emitidas por la comunidad, con el fin de respaldar formalmente la pertinencia y necesidad del proyecto. 4.4 Estudios técnicos y diseños preliminares A partir de la información recopilada en campo, se desarrollaron algunos de los estudios técnicos necesarios para la formulación preliminar del diseño del puente peatonal. Estos análisis incluyeron el diseño estructural inicial, el estudio hidrológico de la cuenca y la modelación hidráulica del cauce en el punto del proyecto. 4.4.1 Estudio hidrológico Este estudio se realizó con el objetivo de estimar los caudales máximos para distintos periodos de retorno, lo que permite definir principalmente la altura libre del puente. El procedimiento se realizó en las siguientes etapas: 4.4.1.1 Recopilación de información hidrometeorológica Se recolectaron series históricas de precipitación, información de estaciones cercanas y registros climáticos relevantes para la cuenca. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 4.4.1.2 Caracterización del régimen climático de la zona Se analizaron los patrones del clima y tiempo, anual y estacional, identificando periodos secos, húmedos y eventos extremos en la ciudad de Medellín. 4.4.1.3 Caracterización del régimen de precipitación Se determinaron las intensidades de lluvia, las distribuciones temporales y las curvas IDF (Intensidad-duración-frecuencia) aplicables al caso de estudio. 4.4.1.4 Determinación de parámetros morfométricos de la cuenca Mediante la herramienta del software QGIS de Sistemas de Información Geográfica (SIG), se obtuvieron medidas como el área de la cuenca, el perímetro, la pendiente media, la longitud del cauce principal y demás características físicas que influyen en los procesos de escorrentía. 4.4.1.5 Cálculo de la intensidad de precipitación A partir del tiempo de concentración y las curvas IDF se obtuvieron intensidades de lluvia para los periodos de retorno evaluadas. 4.4.1.6 Estimación de caudales de diseño Los caudales máximos fueron calculados mediante tres metodologías reconocidas internacionalmente; Método Racional, Método de Burkli-Zigler y Método de McMath. 4.4.2 Estudio hidráulico Con los caudales obtenidos en el estudio hidrológico, se desarrolló la modelación hidráulica de la quebrada La Montañita en la zona de estudio utilizando el software HEC-RAS, herramienta desarrollada por el Hydrologic Engineering Center del US Army Corps of Engineers. Este GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… programa permite simular el comportamiento del flujo en cauces naturales bajo diferentes condiciones hidrológicas, generando niveles máximos, velocidades y posibles zonas de inundación para distintos periodos de retorno. Se llevó a cabo el siguiente procedimiento: 4.4.2.1 Procesamiento del modelo digital del terreno El Modelo Digital del Terreno (MDT) suministrado por la Secretaría de Medio Ambiente, se incorporó al software. Posteriormente, mediante la herramienta RAS-Mapper, se generó la geometría del cauce, incluyendo la delimitación del eje de la quebrada, las secciones transversales y la definición de las márgenes. 4.4.2.2 Configuración de la modelación hidráulica En el software se definieron las variables hidráulicas necesarias para la simulación; entre ellas están los caudales para los diferentes periodos de retorno, la pendiente del cauce principal, el coeficiente de rugosidad de Manning y las condiciones de frontera, para luego ejecutar las simulaciones del flujo en el cauce durante una crecida. El análisis se sustentó en la base teórica desarrollada para el cálculo hidráulico en la ecuación de la energía o de Bernoulli aplicada entre las secciones consecutivas del cauce, considerando pérdidas por fricción, contracción y expansión que sigue la siguiente fórmula: 𝑍1𝑍1 + 𝑌1 + 𝑣1 2 2𝑔 = 𝑍2 + 𝑌2 + 𝑣2 2 2𝑔 + ℎ𝑓 En donde: 𝑍: Elevación de la solera del canal (m). 𝑌: Profundidad del agua en (m). 𝑣: Velocidad del flujo del agua en la sección en (m/s). 𝑔: Aceleración de la gravedad 9.81 (m/s2). ℎ𝑓: Pérdidas de energía en (m). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… ℎ𝑓 = 𝐿 ⋅ 𝑠𝑓 + 𝐶 ( 𝑣2 2 2𝑔 − 𝑣1 2 2𝑔 ) Con: 𝐿: Separación entre sección 1 y 2 (m). 𝐶: Coeficiente de contracción o expansión determinados según recomendaciones del Hydrologic Engineering Center del US Army Corps of Engineers. 𝑆𝑓: Pendiente promedio en la línea de energía (m/m), dada por la siguiente fórmula: 𝑠𝐹 = ( 𝑛𝑄 𝐴 ⋅ 𝑅 2 3⁄ ) 2 Donde: 𝑛: Coeficiente de Manning. 𝑄: Caudal (m3/s). 𝑅: Radio hidráulico (m). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 5. Análisis de resultados 5.1 Requisitos para proyectos elegibles La cooperación japonesa, gestionada mediante el programa KUSANONE, se ha orientado a respaldar los esfuerzos del Gobierno de Colombia para fortalecer la seguridad humana. Su finalidad principal es contribuir a mejorar las condiciones de bienestar social, la calidad de vida de las comunidades, el desarrollo económico y la equidad social. Dentro de sus líneas prioritarias de inversión para la modalidad de Asistencia Financiera no Reembolsable se destaca el apoyo a proyectos de infraestructura, área en la que se han aprobado múltiples iniciativas destinadas a satisfacer necesidades básicas de acceso, movilidad y desarrollo comunitario. Algunos de los tipos de proyectos más representativos son los siguientes: • Infraestructura agrícola y piscícola • Estaciones de bomberos • Bibliotecas infantiles (municipales) • Instituciones educativas • Centros de desarrollo infantil • Sistemas de tratamiento de agua • Vías terciarias y puentes • Instalaciones para formación para el trabajo (capacitación) Dentro de las organizaciones elegibles están: • Entidades sin ánimo de lucro que implementen proyectos de desarrollo en el campo comunitario en Colombia (fundaciones u ONG nacional o local), con mínimo dos años de experiencia. • Entidades territoriales (alcaldías, gobernaciones, cabildos o resguardos indígenas, etc.). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… En principio el monto máximo para los proyectos es de 10 millones de yenes, pero se podría aspirar a un máximo de 20 millones de yenes dependiendo de las cualidades y contenido del proyecto. Cabe resaltar que existen ciertos gastos que no son susceptibles de financiación, entre los cuales se encuentran: • Proyectos productivos. • Proyectos con fines políticos, religiosos y militares. • Construcción de viviendas, oficinas u otras instalaciones de beneficio particular. • Gastos logísticos, honorarios o viáticos para personal de la organización, o para el desarrollo de las actividades relacionadas con formación para el trabajo o capacitación. • Costos administrativos de la organización beneficiaria. • Interventoría, IVA, gravámenes a los movimientos financieros (GMF), estampillas municipales, etc. (Asistencia Financiera No Reembolsable para Proyectos Comunitarios de Seguridad Humana (Proyectos KUSANONE) | Embajada del Japón en Colombia, s. f.) Teniendo en cuenta lo anterior, el proyecto propuesto para San José se enmarca en las iniciativas elegibles, ya que se localiza en una zona con población vulnerable, corresponde a infraestructura de tipo puente y su ejecución estará a cargo de la Alcaldía de Medellín. Para la correcta formulación y presentación de la propuesta, será fundamental considerar los criterios de financiación e identificar con precisión qué costos se cubren y cuáles no, a fin de evitar inconvenientes futuros. Por otro lado, el proceso de los proyectos llevado a cabo por la Embajada comprende el siguiente orden de actividades: GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 1 Proceso de los proyectos KUSANONE Fuente. (Asistencia Financiera No Reembolsable para Proyectos Comunitarios de Seguridad Humana (Proyectos KUSANONE) | Embajada del Japón en Colombia, s. f.) Se espera que la solicitud entre en el año fiscal japonés 2026, el cual comprende desde abril de 2026 hasta marzo de 2027; en este tiempo se realizan la revisión, aprobación y entrega de recursos, y, de ser aprobado el proyecto, se ejecutaría en el año 2027. De forma más general, en la línea de tiempo presentada en la Ilustración 2 se pueden apreciar las actividades que ejecutaría cada entidad durante el periodo establecido. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 2 Línea de tiempo actividades de la Embajada japonesa y la Alcaldía de Medellín para el proceso del proyecto 5.2 Diagnóstico y visitas de campo En el marco de la formulación de estudios previos para la propuesta del proyecto, se realizaron varios recorridos de campo con el propósito de reconocer las dinámicas sociales y comunitarias, el estado de la estructura del puente actual y, en general, el entorno cercano al punto de intervención. A continuación, se presentan los hallazgos de este ejercicio, el cual se desarrolló a partir de observación directa, interacción con los actores sociales del territorio y la revisión de fuentes secundarias. Dicho análisis constituye un insumo fundamental para comprender el contexto social en el que se implementará el proyecto, fortaleciendo así la toma de decisiones y el diseño de estrategias que garanticen el impacto positivo de la obra en las comunidades beneficiarias. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 5.2.1 Vereda San José de la Montaña-Corregimiento de San Cristóbal El corregimiento de San Cristóbal pertenece al Distrito de Medellín y se ubica en la zona rural del occidente de la ciudad. Limita al norte con el corregimiento de Altavista, al oriente con las comunas 7 - Robledo y 12 - La América, al sur nuevamente con Altavista y al occidente con el municipio de San Jerónimo. Su ubicación estratégica lo convierte en un territorio de transición entre lo urbano y lo rural, caracterizado por un alto valor ambiental y paisajístico. San Cristóbal, según los datos más recientes del DANE, tiene una población de 160.320 habitantes en 2024, de los cuales 51,43 % son mujeres y 48,57 % son hombres (Marín, 2024). La mayor parte de la población pertenece al estrato 2, lo que refleja las condiciones socioeconómicas predominantes. Según Corregimiento San Cristóbal de Medellín, (s. f.) , San Cristóbal presenta un claro predominio de suelos rurales y riqueza en recursos hídricos, siendo de gran importancia para el desarrollo de la producción agrícola. San José de la Montaña es una de las 18 veredas del corregimiento y se ubica sobre un costado de la antigua vía al mar que comunicaba con el municipio de Santa Fe de Antioquia. La Ilustración 3 presenta un mapa de la ubicación del corregimiento en el municipio de Medellín y sus correspondientes veredas. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 3 Ubicación corregimiento de San Cristóbal y vereda San José de la Montaña Fuente. (CORREGIMIENTO SAN CRISTÓBAL – Corregimientos de Antioquia, s. f.) El punto de intervención identificado en esta vereda se encuentra en la intersección de la Carrera 129 con la Calle 97 (Ver Ilustración 4), conectando el costado oriental del territorio con la infraestructura social comunitaria. En un radio menor a un kilómetro se concentran equipamientos de gran importancia para la vida colectiva, tales como la Institución Educativa San José de la Montaña, la sede de la Junta de Acción Comunal, la placa polideportiva y el centro religioso. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 4 Mapa de ubicación específica del proyecto Las siguientes fotografías muestran la estructura existente en el sitio y algunos de los importantes espacios que se encuentran alrededor de este puente (Ilustración 5, Ilustración 6, Ilustración 7, Ilustración 8, Ilustración 9). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 5 Estructura actual en sitio de intervención Ilustración 6 Institución Educativa San José de la Montaña GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 7 Junta de Acción Comunal Ilustración 8 Placa polideportiva GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 9 Centro religioso En este marco, el sendero peatonal a intervenir adquiere un valor estratégico, ya que garantiza la conectividad entre las veredas San José de la Montaña y Pajarito. Este recorrido es utilizado principalmente por niños, niñas y adolescentes que asisten al Centro Educativo Pedregal Alto, institución que atiende a una población de 119 estudiantes de 5 a 11 años, en los niveles de preescolar y básica primaria. Es importante señalar que durante el recorrido de campo se evidenció una alta receptividad por parte de la comunidad ante la propuesta de intervención del puente. Los habitantes reconocen que este equipamiento peatonal constituye un elemento fundamental de conectividad, al facilitar el acceso entre los sectores residenciales y la infraestructura social del territorio, materializando así la presencia del Estado en el territorio. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 5.2.2 Diagnóstico del estado de la estructura existente El puente evaluado tiene 6 m de longitud por 1.3 m de ancho, apoyado sobre pilas, con dos vigas transversales en cada extremo y una viga longitudinal central. Cuenta, además, con un total de longitud de andenes de 39 m y 1.5 m de ancho. Se evidencian problemas de socavación en los apoyos y parte del andén (Ver Ilustración 10), lo que compromete la estabilidad de la estructura y puede generar asentamientos diferenciales y fallas si no se atiende oportunamente. Ilustración 10 Socavaciones en la estructura También se identificó pérdida del recubrimiento en las vigas, dejando expuesto el acero de refuerzo (Ver Ilustración 11), lo que facilita la corrosión, reduce la adherencia al concreto y disminuye su capacidad resistente. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 11 Acero expuesto en vigas Adicionalmente, el ambiente húmedo y la vegetación densa han generado un ataque biológico visible en manchas verdes y negras sobre el concreto, asociado a hongos y moho (Ver Ilustración 12). Esto favorece la retención de humedad, acelera la carbonatación y contribuye al deterioro superficial de la estructura. Ilustración 12 Ataque biológico en la estructura con manchas de moho y hongos GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Asimismo, se identifican deficiencias en el sistema de drenaje, lo que provoca acumulaciones de pantano en el puente durante eventos de lluvia (Ver Ilustración 13). Ilustración 13 Acumulación de pantano en el puente Los andenes presentan pendientes pronunciadas y ausencia parcial de pasamanos, condiciones que no cumplen con los criterios básicos de seguridad y accesibilidad establecidos para el tránsito peatonal. La presencia constante de humedad genera superficies lisas y resbaladizas, aumentando el riesgo de deslizamiento de las personas y dificultando la movilidad de los usuarios a lo largo del sendero (Ver Ilustración 14). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 14 Senderos que no cumplen con criterios básicos de seguridad y accesibilidad Se debe tener en cuenta que, aunque se identificó una ruta alterna para la movilidad peatonal, en caso de presentarse una afectación en el puente, ello implicaría un tiempo adicional de 15 minutos en cada sentido. Esta situación genera un impacto considerable en términos de tiempo, seguridad y accesibilidad, afectando en particular a niños, niñas, adolescentes y personas mayores. 5.3 Gestión legal y documental La Embajada exige, además, que para la presentación de las propuestas se elaboren y certifique legalmente determinados documentos, entre los cuales destacan: 5.3.1 Titularidad del predio Se requiere la acreditación de la propiedad del terreno donde se realizará la intervención, mediante las escrituras del predio o un documento equivalente. Dentro de la Secretaría de Infraestructura Física se realizó la verificación correspondiente para confirmar la titularidad de la GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… zona, obteniendo una respuesta favorable ya que el sendero asociado pertenece a la Alcaldía de Medellín, lo que permite continuar con la formulación de la propuesta en esta localidad. 5.3.2 Detalle de los estados Financieros Este corresponde al desglose de los ingresos y egresos de la entidad solicitante para los dos últimos años, así como los activos fijos a cierre del último año. La Tabla 1 presenta a detalle los estados financieros para los años 2023 y 2024. Tabla 1 Detalle estados financieros Alcaldía de Medellín 2023 y 2024 Cuentas Ingresos (COP) 2024 2023 Valor % Valor % Impuestos 3,066,134,009,633 28% 2,584,311,660,274 27% Intereses sobre obligaciones fiscales 707,643,259,092 6% 523,088,094,287 6% Transferencias y subvenciones 3,554,637,104,848 32% 2,755,367,722,369 29% Retribuciones, multas y sanciones 986,944,815,793 9% 1,005,294,621,315 11% Otros ingresos sin contraprestación 350,878,463 0% 115,636,035,342 1% Excedentes financieros 2,103,945,539,628 19% 1,763,444,577,651 19% Ingresos financieros 373,728,804,665 3% 397,692,139,556 4% Ganancia por baja en cuentas 5,138,576,463 0% 7,785,758,549 0% Ganancia por la aplicación del método de participación patrimonial 25,971,949,234 0% 28,373,356,445 0% Otros ingresos por transacciones con contraprestación 15,909,354,091 0% 14,159,284,890 0% Otros ingresos 124,453,417,514 1% 253,166,016,049 3% Total ingresos $ 10,964,857,709,424 100% $ 9,448,319,266,727 100% Cuentas Egresos (COP) 2024 2023 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Gasto Público Social 4,746,403,597,181 47% 4,327,368,877,809 50% Transferencias y subvenciones 1,918,362,594,873 19% 1,229,461,201,982 14% Administración y operación 1,591,868,296,402 16% 1,559,317,766,133 18% Deterioro, depreciaciones, amortizaciones y provisiones 860,549,134,454 9% 1,054,090,742,442 12% Pérdidas por la baja en cuenta de activos 318,767,145 0% 886,615,657 0% Pérdida por la aplicación del método de participación patrimonial 118,418,008 0% 2,641,131,136 0% Gastos financieros 247,259,118,487 2% 285,191,428,200 3% Otros gastos 726,847,039,098 7% 212,721,701,170 2% Total egresos $ 10,091,726,965,648 100% $ 8,671,679,464,529 100% Superávit / Déficit $ 873,130,743,776 $ 776,639,802,198 *La información aquí contenida se solicitó directamente con la Secretaría de Hacienda de la Alcaldía de Medellín. Fuente. Secretaría de Hacienda-Alcaldía de Medellín. 5.3.2 Resumen presupuestal preliminar del proyecto Se debe contar con los valores básicos globales de las actividades a realizar en el proyecto, que se resumen en la Tabla 2. Además, se debe tener en cuenta que la Embajada de Japón solo se encarga de algunos costos del AIU, hasta un máximo del 25%, por lo que en la Tabla 3 se especifica el valor del aporte de la Embajada y una contrapartida que la Alcaldía debe comprometerse a cumplir para dar inicio al proyecto. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 2 Resumen presupuestal costo directo de la obra PRESUPUESTO DISCRIMINADO Preliminares $ 6,692,066.00 Retiros, recuperación, demoliciones y traslados $ 4,899,425.21 Excavaciones y movimientos de tierra $ 18,375,330.74 Llenos $ 6,760,459.20 Cargue, transporte y botada $ 10,959,073.93 Concretos $ 74,899,219.00 Acero $ 33,990,325.13 Pasamanos y defensa vial $ 47,461,460.00 Otros $ 16,941,325.40 TOTAL COSTO DIRECTO $ 220,978,684.60 Tabla 3 Presupuesto con AIU, aporte de KUSANONE y contrapartida de la Alcaldía de Medellín PRESUPUESTO SAN JOSÉ DE LA MONTAÑA Costo directo de la obra $ 220,978,684.60 Costototal de la obra (costo directo+AIU de 99.36%) $ 478,681,047.95 COSTO CON AIU KUSANONE (25%) $ 276,223,355.76 Contrapartida $ 202,457,692.20 Interventoría $ 71,802,157.19 TOTAL CONTRAPARTIDA ALCALDÍA $ 274,259,849.39 5.4 Estudios y diseños preliminares 5.4.1 Diseño estructural preliminar Uno de los requisitos para la presentación de la propuesta es disponer de los planos resumen correspondientes a los espacios por construir. Para ello, y con el acompañamiento del ingeniero GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… estructural Alejandro Ospina Trujillo, se elaboraron y consolidaron los planos preliminares del proyecto. Estos diseños consisten en un puente peatonal apoyado en dos pilas de 10 m de profundidad con un diámetro de 1 m (Ilustración 15), con una pasarela de 17 m de largo por 3.2 m de ancho (Ilustración 16, Ilustración 17), Además, se pretende realizar una obra integral que incluya sus andenes de acceso, por lo que dentro de los diseños también se cuenta con muros de contención (Ilustración 18) los cuales serían construidos en la zona de los andenes para procurar mantener la estabilidad de estos. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 15 Plano estructural cimentaciones del puente peatonal. Sección de pila de cimentación GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Diseño estructural. Alejandro Ospina Trujillo. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 16 Plano estructural superestructura 1 para el puente peatonal Diseño estructural. Alejandro Ospina Trujillo. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 17 Plano estructural superestructura 2 para el puente peatonal Diseño estructural. Alejandro Ospina Trujillo. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 18 Plano estructural muro corona reforzado. Sección pilotes de cimentación Diseño estructural. Alejandro Ospina Trujillo. 5.4.2 Cantidades de obra A partir de estos diseños fue posible realizar el cálculo de las cantidades de obra, iniciando con la demolición de la estructura existente, para la cual se consideraron sus respectivas medidas y volúmenes asociados (Tabla 4, Tabla 5). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 4 Cantidades para demolición de puente existente DEMOLICIÓN PUENTE Tipo de elemento L (m) A (m) H (m) Volumen (m3) Losa 6 1.3 0.1 0.78 Viga longitudinal 6 0.3 0.4 0.72 Vigas transversales 0.3 1.3 0.4 0.156 Pilas 0.3 0.3 1.7 0.153 TOTAL (m3) 1.81 Tabla 5 Cantidades para demolición de andenes existentes DEMOLICIÓN DE ANDENES L (m) A (m) Área (m2) Andén entrada 17 1.5 25.5 Andén salida 22 1.5 33 Luego de obtener las cantidades para la demolición, se procedió al cálculo de los volúmenes de concreto y las cantidades de acero para la estructura principal, tomando como referencia los planos estructurales del proyecto. En la Tabla 6 y Tabla 7 se presenta una consolidación de los resultados de los cálculos de las cantidades totales necesarias para su construcción. Tabla 6 Resumen cantidades de concreto para el puente CONSOLIDACIÓN DE CANTIDADES DE CONCRETO Tipo de elemento Cantidad (m3) Vigas transversales en apoyo 1.26 Vigas superestructura 10.2 Losa 5.44 Dado 1.76 Pilas 22.62 Muros de contención 12.99 m3 TOTALES 54.27 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 7 Resumen cantidades de acero para el puente CONSOLIDACIÓN CANTIDADES DE ACERO Tipo de elemento Cantidad (kg) Vigas transversales 21.50 Vigas longitudinales 2000.83 Losa 395.25 Pilas 1150.66 Dados 103.036 Muros de contención 1514.92 kg TOTALES 5186.20 5.4.3 Estudio hidrológico En caso de que la propuesta sea seleccionada, la Embajada solicitará documentación técnica adicional como parte del proceso. Estos soportes no son requeridos para la etapa inicial de evaluación; sin embargo, la entidad debe estar en capacidad de entregarlos oportunamente si avanza a la siguiente fase. Entre dichos documentos se incluye el estudio hidrológico e hidráulico, por lo que se adelantaron estos análisis con el fin de contar con la información preparada tanto para una eventual selección como para futuras intervenciones del proyecto. 5.4.3.1 Caracterización del régimen climático La latitud y la altitud de la ciudad de Medellín dan como resultado un clima subtropical monzónico. El clima es templado y húmedo, con una temperatura promedio de 22 °C; este suele ser bastante uniforme durante todo el año con unas pocas variaciones de temperatura entre diciembre y enero, y entre junio y julio, las temporadas más secas y cálidas del año. Sin embargo, hay muchas diferencias en el clima entre los distintos barrios de la ciudad. Los barrios más calurosos se ubican en el centro de la ciudad y en la ribera norte del río Medellín, mientras que los más fríos se ubican en las partes altas de las montañas circundantes. (UG21 Colombia, 2015) La temperatura de Medellín está determinada por los pisos térmicos que van del páramo (que equivale a 3 km² del territorio), pasando por el frío (192 km²) hasta llegar al medio (185 km²), en donde está la zona urbana, la cual tiene una temperatura que oscila entre 12 °C y 30 °C. Las GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… temperaturas más altas oscilan entre 27 °C y 31 °C, con máxima absoluta de 33.2 °C. Las más bajas oscilan entre 13 °C y 15 °C, con una mínima absoluta de 10 °C. El comienzo y la mitad del año son estaciones secas, de resto el clima es variable, lluvioso en algunas épocas. La precipitación media anual es moderada: 1.656 mm, y no es igual en todo el valle; llueve más al sur que al norte. (UG21 Colombia, 2015) 5.4.3.2 Caracterización del régimen de precipitación 5.4.3.2.1 Delimitación de la cuenca A partir de un modelo digital del terreno (MDT) proporcionado por la Secretaría de Medio Ambiente de la Alcaldía de Medellín, con una resolución de 1 m en el cual se presentan sus elevaciones, se pudo seleccionar el punto de descarga correspondiente al lugar de interés de la intervención Tabla 8y así delimitar la cuenca hidrográfica a estudiar y su correspondiente red de drenaje con la implementación del Software QGIS. Tabla 8 Punto de descarga de la cuenca hidrográfica Punto Longitud Latitud Descarga de la cuenca 75º38'21.660"W 6º18'11.633"N Los resultados del proceso se presentan en la Ilustración 19. Allí se muestra el mapa de la zona de estudio, con los límites de la cuenca claramente definidos, producto del análisis espacial realizado con el MDT y de la red de drenaje identificada automáticamente por el programa según los patrones de escurrimiento superficial. Esto constituye una base cartográfica clave para la caracterización de la cuenca y la planificación de intervenciones. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 19 Delimitación y ubicación de la cuenca con su red de drenaje Como parte de los resultados, se obtuvo el mapa de elevaciones Ilustración 20, el cual da idea del sentido del flujo del agua y la variación de altitud de la cuenca la cual se encuentra entre los 2.200 y los 2.560 m.s.n.m. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 20 Mapa de elevaciones de la zona 5.4.3.2.2 Datos de precipitación Dentro del área delimitada de la cuenca no se identifican estaciones meteorológicas in situ que permitan obtener registros directos de precipitación. No obstante, se recurrió a estaciones cercanas para suplir esta limitación. En particular, se consultó el portal del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM), a través del sistema DHIME, de donde se extrajeron datos históricos de precipitación diaria correspondientes a la estación La Iguaná, ubicada en las proximidades de la cuenca. Esta estación fue seleccionada debido a que, entre las disponibles, era la que presentaba mayor influencia geométrica sobre el área de estudio, esto se evidencia en la Ilustración 21 donde se presentan los polígonos de Thiessen de las estaciones más cercanas. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 21 Polígonos de Thiessen de las estaciones cercanas a la cuenca En la Tabla 9 se presenta el nombre, tipo y código de la estación de incidencia sobre la cuenca, junto con sus características de localización y elevación. Para este análisis se emplearon registros de día pluviométrico (convencional), que abarcan un periodo comprendido entre 1994 y 2022. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 9 Características estación cercana a la zona de estudio Nombre LA IGUANA Código 27011120 Latitud 6.31627778 Longitud -75.65752778 Elevación 2300 m.s.n.m Tipo estación PG Entidad IDEAM Departamento Antioquia Municipio Medellín Fecha de instalación 15/10/1990 Fecha de suspensión (Activa) Años estudiados 29 Fuente. IDEAM Con el propósito de avalar la utilización de la información hidrológica referida, se efectuó una revisión para comprobar que no estuvieran faltando datos y un análisis de homogeneidad y de consistencia para estos registros. De acuerdo con la metodología no paramétrica presentada por Pettit (1979), esta prueba permite identificar la existencia de rupturas o cambios abruptos en la mediana de una serie temporal, sin requerir que los datos sigan una distribución normal ni que se conozca el punto exacto del posible cambio. Su aplicación es ampliamente recomendada en estudios hidrológicos debido a su robustez frente a distribuciones no normales y series de tamaño medio. El procedimiento se desarrolló de la siguiente manera: Se realiza el cálculo estadístico 𝑉𝑡; para cada año 𝑡 se calculó la suma de los signos de las diferencias entre el valor de precipitación 𝑥𝑡 y todos los demás valores 𝑥𝑗 de la serie: 𝑉𝑡 =∑𝑆𝑖𝑔𝑛𝑜 𝑇 𝑗=1 (𝑥𝑗 − 𝑥𝑡) donde la función signo toma valores: • +1 si 𝑥𝑗 > 𝑥𝑡 • −1 si 𝑥𝑗 < 𝑥𝑡 • 0 si 𝑥𝑗 = 𝑥𝑡 GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Luego, se hace el cálculo estadístico acumulado 𝑈𝑡: 𝑈𝑡 = 𝑈𝑡−1 + 𝑣𝑡 Con 𝑈1 = 𝑉1 Este parámetro refleja la tendencia acumulada de cambio en la serie. Seguidamente, se determina el estadístico de Pettit 𝐾: 𝐾 = 𝑚𝑎𝑥|𝑈𝑡| El valor máximo absoluto de 𝑈𝑡 indica el punto temporal donde es más probable que haya ocurrido un cambio en la mediana de la serie. Por último, se calcula el nivel de significancia 𝑃: 𝑃 = ⅇ𝑥𝑝 [− 6𝐾2 𝑇3 + 𝑇2 ] donde 𝑇 corresponde al número total de años de la serie. El nivel de significancia de la comparación de hipótesis α se toma como 0.05, valor de probabilidad con el cual se realiza la verificación final de rechazo o aceptación. De esta manera se obtiene la siguiente gráfica donde se observa la evolución del estadístico acumulado 𝑈𝑡 en el tiempo (Ilustración 22): GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 22 Evolución del estadístico acumulado para la prueba de Pettit Se observa que, en general, la serie sigue una tendencia, presentando un cambio diferencial en los datos del año 1997, por lo cual, para este dato, se realiza la comprobación con el nivel de significancia mencionado en los pasos anteriores. K 79 K2 6241 T 29 T2 841 T3 24389 α 0.05 P 0.227 El valor del estadístico calculado fue K = 79, con una longitud de serie de T = 29 años. El nivel de significancia obtenido fue P = 0.227. Dado que el valor P es mayor que el nivel de significancia α=0.05, no se rechaza la hipótesis nula de homogeneidad, por lo que no hay evidencia de ruptura significativa en la serie de precipitaciones máximas diarias (la serie es homogénea y consistente). -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 1 9 9 4 1 9 9 5 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8 2 0 1 9 2 0 2 0 Es ta d ís ti co a cu m u la d o U t Año Evolución del estadístico acumulado Ut​ Estación “La Iguaná” GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 5.4.3.2.2 Parámetros morfométricos Los parámetros morfométricos caracterizan físicamente la cuenca y permiten conocer la variación espacial de los elementos del régimen hidrológico. Las principales características morfológicas de las cuencas incluyen los siguientes factores (Tabla 10), los cuales fueron calculados a través del procesamiento geoespacial con el complemento “Watershed Morphometric Analysis” del software QGIS. Tabla 10 Reporte de parámetros morfométricos de la cuenca PARÁMETRO VALOR INTERPRETACIÓN Área (km2) 0.06 Cuenca pequeña Cota máxima (m.s.n.m) 2539.97 - Cota mínima (m.s.n.m) 2319.6 - Longitud del cauce principal (km) 0.07 - Pendiente del cauce principal (%) 18% Pendiente muy inclinada Pendiente del cauce principal (m/m) 0.16 Pendiente muy inclinada Pendiente del cauce (m/km) 160 Pendiente muy inclinada Perímetro de la cuenca (km) 2.65 - Índice de forma Horton (Hf) 0.1 Forma de cuenca alargada Índice de compacidad Gravelius (Kc) 3.04 Forma regular-oblonga Ancho medio (km) 0.08 - Con los parámetros morfométricos analizados, los resultados muestran que de acuerdo con su área se trata de una cuenca pequeña, lo cual favorece una respuesta hidrológica más rápida ante eventos de precipitación. El índice de compacidad sugiere que la cuenca posee una forma oblonga o rectangular, lo cual es coherente con el coeficiente de forma, que indica una configuración achatada. Esta disposición alargada propicia la aparición de avenidas torrenciales (aunque debe tenerse en cuenta qué tan significativo es el caudal generado). En la Ilustración 23, se identifican más a detalle los tipos de pendientes que se encuentran en la zona, donde predominan desde Fuertemente inclinado (10-15%) a Muy escarpado (>60%), Esta condición topográfica muestra que el terreno posee inclinaciones bastante altas que pueden influir de manera importante en el comportamiento hidrológico y en los procesos geomorfológicos del área. Considerando únicamente el valor de la pendiente, la cuenca puede tener una mayor GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… tendencia a la escorrentía superficial, ya que se puede reducir la capacidad de infiltración del agua en el suelo. Ilustración 23 Mapa de pendientes de la zona Además, se pudo obtener el resultado de la curva hipsométrica: GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 24 Curva hipsométrica de la cuenca Fuente. Reporte de QGIS El análisis hipsométrico realizado para la cuenca arrojó un Índice Hipsométrico (HI) de 0.156, que, según la clasificación de Strahler (1952), ubica a la cuenca en un estado geomorfológico viejo o senil. La curva hipsométrica obtenida presenta una forma marcadamente cóncava, lo que indica un comportamiento que refleja un alto grado de erosión del relieve, característico de cuencas que han alcanzado una fase avanzada de evolución morfodinámica. 5.4.3.2.3 Tiempo de concentración Es el tiempo mínimo necesario para que todos los puntos de una cuenca estén aportando agua de escorrentía simultáneamente al punto de salida, al punto de desagüe o al punto de cierre. Está determinado por el tiempo que tarda en llegar a la salida de la cuenca el agua que procede del punto hidrológicamente más alejado, y representa el momento a partir del cual el caudal de escorrentía es constante. Para el cálculo de este tiempo, el cual define la intensidad de diseño, se emplearon algunas de las metodologías descritas en el Manual de Drenaje para Carreteras del INVIAS (2009): GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… • Ecuación de Kerby 𝑇𝑐 = 0.828 ∗ (𝐿0.467) √𝑆 ∗ (𝑛0.235) Donde: Tc: Tiempo de concentración (min) L: Longitud del flujo superficial (m) S: Pendiente del terreno (m/m) n: Coeficiente de rugosidad de Kerby • Ecuación de Giandotti 𝑇𝑐 = 4 ⋅ 𝐴0.5 + 1.5 ⋅ 𝐿 25.3 ⋅ (𝐿 ⋅ 5)0.5 Donde: Tc: Tiempo de concentración (h) L: Longitud del cauce principal (km) S: Pendiente total del cauce principal (m/m) • Ecuación de Johnstone-Cross 𝑇𝐶 = 2.6 ⋅ ( 𝐿 𝑆0.5 ) 0.5 Donde: Tc: Tiempo de concentración (h) L: Longitud del cauce principal (km) S: Pendiente total del cauce principal (m/km) GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Estas metodologías se seleccionaron para el análisis porque, al aplicar las demás opciones presentadas en el Manual, los resultados obtenidos resultaban incoherentes. En la mayoría de los casos arrojaban tiempos de concentración inferiores a 6 minutos, lo cual no resulta razonable para las condiciones de la cuenca. En la Tabla 11 se muestran los resultados de los cálculos: Tabla 11 Resultados tiempos de concentración METODOLOGÍA TIEMPO (h) Kerby 0.19 Giandotti 0.09 Johnstone-Cross 0.18 Se debe tener en cuenta que, si los resultados de tiempo de concentración dan menores a 15 minutos, se debe emplear 15 minutos como valor definitivo para los cálculos que requieran este dato. 5.4.3.2.3 Precipitación máxima para diferentes períodos de retorno Para el registro de años considerado se puede obtener la precipitación máxima anual en 24 horas como la máxima precipitación mensual del año considerado. A continuación, se muestra la Tabla 12 con dicha información. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 12 Serie histórica de precipitación máxima en 24 horas de la estación La Iguaná Año P. Máx. (mm) 1994 130 1995 69 1996 45 1997 111 1998 338 1999 533 2000 255 2001 446 2002 403 2003 121 2004 304 2005 124 2006 491 2007 612 2008 333 2009 172 2010 287 2011 265 2012 153 2013 155 2014 245 2015 293 2016 87 2017 135 2018 85 2019 96 2020 275 2021 64 2022 74 Promedio (mm) 231.07 Máximo (mm) 612 Mínimo (mm) 45 Posteriormente, se ajustan los datos de la serie anual de la estación según la distribución de Gumbel (1958), ya que es la que mejor se ajusta a los datos de modelación de precipitaciones máximas. Dicha distribución tiene la siguiente función: GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 𝐹(𝑥) = 𝑝𝑟(𝑋 < 𝑥) = ⅇ𝑥𝑝 (− ⅇ𝑥𝑝 ( −(𝑥 − 𝛽) 𝛼 )) Donde: F(x)=pr(X7%) 0.25 – 0.35 DISTRITOS COMERCIALES Áreas de centro de ciudad 0.70 – 0.95 Áreas vecinas 0.50 – 0.70 RESIDENCIAL Casas individuales separadas 0.30 – 0.50 Casas multifamiliares separadas 0.40 – 0.60 Casas multifamiliares unidas 0.60 – 0.75 Suburbana 0.25 – 0.40 Áreas de apartamentos 0.50 – 0.70 INDUSTRIAL Áreas livianas 0.50 – 0.80 Áreas pesadas 0.60 – 0.90 Parques, cementerios 0.10 – 0.25 Campos de juegos 0.20 – 0.35 Áreas de patios de ferrocarriles 0.20 – 0.40 Áreas no desarrolladas 0.10 – 0.30 CALLES Calles asfaltadas 0.70 – 0.95 Calles de concreto 0.80 – 0.95 Calles de ladrillo 0.70 – 0.85 Calzadas y alamedas 0.75 – 0.85 Techos 0.75 – 0.95 Fuente: INVIAS (2009) GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 17 Coeficientes de escorrentía áreas rurales COEFICIENTES DE ESCORRENTÍA-ÁREAS RURALES Vegetación y topografía Textura del suelo Franco arenoso Franco limo arcilloso Arcilloso Bosques planos 0.1 0.3 0.4 Bosques ondulados 0.25 0.35 0.5 Bosques montañosos 0.3 0.5 0.6 Pastos planos 0.1 0.3 0.4 Pastos ondulados 0.16 0.36 0.55 Pastos montañosos 0.22 0.42 0.6 Tierras cultivadas plano 0.3 0.5 0.6 Tierras cultivadas ondulado 0.4 0.6 0.7 Tierras cultivadas montañoso 0.52 0.72 0.82 Fuente: INVIAS (2009) Para este caso, se obtuvo el coeficiente a partir de la ponderación de los tipos de cobertura del suelo presentes en el área de estudio, tomados de un mapa proporcionado por la Secretaría de Medio Ambiente de la Alcaldía de Medellín (Ilustración 28). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 28 Coberturas del suelo en la cuenca de estudio En la Tabla 18 se realizaron los cálculos correspondientes para la ponderación del coeficiente a utilizar en esta cuenca, considerando el área asociada a cada tipo de cobertura del suelo, con el apoyo del software QGIS, dando como resultado un C de 0.64. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 18 Coeficiente de escorrentía ponderado Cálculo del coeficiente de escorrentía Uso Área (km2) C Coeficiente ponderación C Ponderado Pastos 0.03 0.60 0.56 0.33 Bosques 0.01 0.60 0.11 0.07 Agrícolas Heterogéneas 0.01 0.82 0.16 0.13 Urbanizadas 0.01 0.50 0.11 0.06 Industriales 0.00 0.80 0.04 0.03 Cultivos permanentes 0.00 0.82 0.01 0.01 Cultivos transitorios 0.00 0.82 0.00 0.00 TOTAL 0.06 - 1.00 0.64 Una vez definidos todos los valores necesarios, se procedió al cálculo de los caudales para los periodos de retorno de 2.33 años, con el cual se obtiene el caudal formador, y de 100 años, el cual será utilizado para el diseño del puente. Adicional al método racional, se estimaron los caudales mediante otros dos métodos similares, recomendados por el INVIAS (2009) para cuencas pequeñas, con el fin de comparar los resultados obtenidos. Estos son el método de Burkli-Ziegler: 𝑄 = 0.0695 ⋅ 𝐶 ⋅ 𝐼 ⋅ 𝑆0.25 ⋅ 𝐴0.75 Y el método de Mc-Math: 𝑄 = 0.095 ⋅ 𝐶 ⋅ 𝐼 ⋅ 𝑆0.20 ⋅ 𝐴0.80 Siendo S: Pendiente del cauce (m/km) (Tabla 10) Los resultados de cada método se muestran en la Tabla 19. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 19 Resultados caudales de diseño RESULTADOS CÁLCULO DE CAUDALES Tr_2.33 Tr_100 Método racional Q (m3/s) = 2.66 Q (m3/s) = 5.22 Método Burkli-Ziegler Q (m3/s) = 4.77 Q (m3/s) = 9.39 Método de Mc Math Q (m3/s) = 3.67 Q (m3/s) = 8.33 No obstante, para efectos del diseño del puente se adoptó el caudal calculado mediante el método racional, dado que este es el método preferente para cuencas con áreas de drenaje menores a 2,5 km² (en especial la cuenca de este estudio por ser tan pequeña) y el que presenta una mayor coherencia con las características de la cuenca analizada y con los criterios normativos. 5.4.3 Estudio hidráulico Una vez se cuente con el caudal de diseño, se puede desarrollar el estudio de la modelación hidráulica correspondiente al punto de interés del puente, donde se computa el perfil hidráulico de la quebrada La Montañita, bajo las condiciones actuales con periodo de retorno de 2.33 años, como también con el periodo de retorno de diseño de 100 años según lo solicitado por la Secretaría de Infraestructura Física de la Alcaldía de Medellín y la autoridad ambiental competente, con la finalidad de calcular características del perfil hidráulico principalmente los niveles máximos y las planicies de inundación. Se hizo uso del programa HEC-RAS versión 6.6 para la modelación junto con el mismo MDT que se utilizó en el estudio hidrológico (Ver Ilustración 29). GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 29 Modelo del terreno de la cuenca en HEC-RAS Dado que aguas arriba no hay detalle suficiente para modelar el canal de la quebrada (ya sea por las reducidas dimensiones del cauce o porque este se pierde dentro de la vegetación y no resulta claramente visible), se optó por limitar la modelación hasta un tramo cercano al punto de interés, donde el cauce se identifica con claridad y se observa de forma definida por donde fluye el agua (Ilustración 30, Ilustración 31). Esta decisión es técnicamente válida, dado que se trabaja con un único caudal de diseño calculado en el literal 5.4.3.2.4 Cálculo de caudales, el cual no corresponde a un caudal acumulativo que incremente progresivamente desde aguas arriba hacia aguas abajo, sino que se mantiene constante a lo largo de todo el cauce modelado. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 30 Modelación del cauce en vista en el MDT Ilustración 31 Modelación del cauce vista en Google satélite GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Donde la línea azul corresponde al cauce principal, las rojas a las bancas de la quebrada, las verdes a las secciones transversales y el punto amarillo a la ubicación del puente. Para proceder con la modelación, se debe ingresar al programa el coeficiente de rugosidad de Manning (n), el cual es unas de las propiedades fundamentales para el análisis hidráulico y parte en función del material del cual está conformado el lecho y bancas de la quebrada. Su determinación, en el caso de estudio, se basa en una visita de campo, el registro fotográfico de la zona el cual se evidencia en la Ilustración 32, Ilustración 33 e Ilustración 34, y el uso de las tablas de coeficientes de rugosidad de Manning (Tabla 20) de la bibliografía de Hidráulica de Canales Abiertos de Ven Te Chow (1959). Ilustración 32 Vista aguas arriba del cauce GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 33 Parte de las bancas del canal Ilustración 34 Cauce de agua y bancas GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Tabla 20 Valores n de Manning comúnmente usados para canales principales Valores del n de Manning para canales principales Tipo de canal y descripción Mínimo Normal Máximo a. Escenario limpio, recto y completo, sin grietas ni charcos profundos 0.025 0.03 0.033 b. Igual que lo anterior, pero con más piedras y maleza 0.03 0.035 0.04 c. Limpio, sinuoso, con algunos charcos y bancos de arena 0.033 0.04 0.045 d. Igual que lo anterior, pero con algunas malas hierbas y piedras 0.035 0.045 0.05 e. Igual que arriba, pero en etapas inferiores, con pendientes y secciones menos efectivas 0.04 0.048 0.055 f. Igual que “d” pero con más piedras 0.045 0.05 0.06 g. Tramos lentos, con maleza, charcas profundas 0.05 0.07 0.08 h. Tramos con mucha maleza, charcas profundas o cauces de inundación con densa vegetación arbórea y sotobosque 0.075 0.1 0.15 Fuente: Chow (1959) Se observa que el cauce presenta tramos con abundante vegetación y cobertura arbórea, lo que, junto con el tipo de suelo y los procesos de inestabilidad en las bancas, favorece la erosión y el aporte de sedimentos al flujo. Adicionalmente, se identifican obstáculos dentro del cauce generados por la caída de material vegetal, como troncos y ramas, así como una presencia significativa de material rocoso. Estas condiciones incrementan la resistencia hidráulica al flujo. Por lo tanto, se adoptó un valor de rugosidad correspondiente al tipo de canal h en condición deficiente, con un coeficiente de n = 0.15. Se establece, además, en las condiciones de frontera, una pendiente media del cauce del 18% y un régimen de flujo mixto, subcrítico y supercrítico, basados en las observaciones en campo. La modelación arroja los siguientes resultados de elevación de la superficie del agua (Ilustración 35), velocidad de flujo (Ilustración 36) y profundidad (Ilustración 37)tanto para el GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… periodo de retorno de 2.33 años como para 100 años. (Vea el resumen de resultados en la ubicación del puente en la Tabla 21) Ilustración 35 Resultados de Elevación de la superficie del agua (WSE) para 2.33 y 100 años respectivamente Ilustración 36 Resultados de Velocidad de flujo para 2.33 y 100 años respectivamente GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 37 Resultados de Profundidad para 2.33 y 100 años respectivamente Tabla 21 Resultados de la modelación en la ubicación del puente Resultados en el punto del puente Tr 2.33 100 Profundidad (m) 0.37 0.53 Velocidad (m³/s) 1.65 2 WSE (m.s.n.m) 2324.16 2324.31 Los resultados muestran un incremento esperado en la profundidad, la velocidad y el nivel de la lámina de agua a medida que aumenta el periodo de retorno. Para 2.33 años se observan condiciones hidráulicas frecuentes o incluso actuales, mientras que para 100 años se alcanzan mayores profundidades, velocidades y niveles sin evidenciar incrementos críticos. La variación del WSE entre ambos escenarios es moderada, lo que indica que el cauce presenta una capacidad hidráulica adecuada para conducir crecientes extremas sin generar desbordamientos en el punto de análisis. Esto se puede evidenciar de una manera más gráfica en los resultados de las secciones transversales, específicamente en la localización del puente (Ilustración 38, Ilustración 39) GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Ilustración 38 Sección transversal del cauce para Tr 2.33 años Ilustración 39 Sección transversal en puente para Tr 100 años Ahora bien, con este valor del nivel de agua para el periodo de diseño se puede establecer la cota mínima que debe tener el puente que se va a construir. La norma sugiere que el gálibo del puente, el cual corresponde a la menor distancia entre la lámina de agua del caudal de diseño y el GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… canto inferior de las vigas del puente, le compete el siguiente valor: “Sobre corrientes de agua que en algunos períodos transportan desechos, troncos y otros objetos voluminosos: mínimo dos metros con cincuenta centímetros (2.50 m) por encima del Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias (N.A.M.E).” (INVIAS, 2009) Por lo tanto, como la cota de la lámina de agua para un Tr de diseño de 100 años dio un resultado de 2324.31 m.s.n.m, la cota mínima del gálibo del puente debe estar en 2326.81 m.s.n.m. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… 6. Conclusiones y recomendaciones La formulación del proyecto permitió diagnosticar integralmente las condiciones de la movilidad y de la estructura existente del puente de la vereda San José de la Montaña, identificando riesgos asociados a la falta de infraestructura peatonal segura, tales como socavaciones, deterioro y patologías en el puente existente, problemas de accesibilidad que conducen a afectaciones en la movilidad de habitantes del sector, en especial a los estudiantes; lo que confirma la pertinencia y necesidad la intervención. Los parámetros morfométricos de la cuenca de estudio indican que se trata de una cuenca pequeña, alargada y de forma oblonga, con pendiente media considerablemente alta, y un terreno predominantemente escarpado, características que sugieren una respuesta hidrológica rápida y una posible tendencia a la ocurrencia de avenidas. Sin embargo, el caudal de diseño obtenido es relativamente bajo, lo que atenúa el riesgo asociado a estos eventos, incluso para periodos de retorno altos, por lo que el comportamiento hidrológico del sitio no representa una situación crítica para el proyecto. Se recomienda desarrollar el estudio hidráulico completo al momento de avanzar a la fase de aprobación por parte de la Embajada, incorporando la modelación bidimensional del flujo, el análisis de socavación y la verificación de la capacidad hidráulica del cauce con la geometría final del puente. Es importante, además, realizar estudios geotécnicos detallados que permitan definir con mayor precisión la capacidad portante del terreno, los perfiles, las condiciones del suelo y los parámetros definitivos para el diseño de las cimentaciones profundas y de los muros de contención. Se debe tener en cuenta que, como parte de los preliminares del proyecto, la Secretaría de Infraestructura Física debe gestionar los permisos de ocupación de cauce y de aprovechamiento forestal ante la autoridad ambiental competente. Asimismo, en caso de que la obra requiera ampliarse o trasladarse a un emplazamiento distinto al del puente y del sendero actual, será necesario adelantar el proceso correspondiente de compra de predios. Finalmente, la gestión y formulación de este proyecto constituyen una base técnica y metodológica que quedará a la Secretaría como referencia para futuras postulaciones a programas de cooperación internacional, tanto en KUSANONE como ante otros programas, entidades y países. GESTIÓN Y DESARROLLO DE PROPUESTA PARA PROYECTOS DE COOPERACIÓN INTERNACIONA… Referencias Chow, V. T. (1988). Applied Hydrology. McGraw-Hill. Chow, V. T. (1959). Open channel hydraulics. McGraw-Hill Embajada del Japón en Colombia. (2023). Programa Asistencia para Proyectos Comunitarios y de Seguridad Humana (KUSANONE). Gobierno de Japón. Gumbel, E. J. (1958). Statistics of extremes. Columbia University Press. IDEAM. (s. f.). Recuperado 3 de diciembre de 2025, de http://dhime.ideam.gov.co/atencionciudadano/ INVÍAS. (2009). Manual de drenaje para carreteras. Instituto Nacional de Vías. Litman, T. (2020). Evaluating Transportation Equity: Guidance for Incorporating Distributional Impacts in Transportation Planning. Victoria Transport Policy Institute. Marín, L. (2024, mayo 4). San Cristóbal solicita transformaciones en el Plan de Desarrollo: Mejoras viales y espacios educativos. Concejo de Medellín. https://www.concejodemedellin.gov.co/blog/2024/05/04/san-cristobal-solicita- transformaciones-en-el-plan-de-desarrollo-mejoras-viales-y-espacios-educativos/ Ministerio de Transporte de Colombia. (2008). Manual de diseño geométrico de carreteras. Gobierno de Colombia. Nilson, A. H., Darwin, D., & Dolan, C. W. (2010). 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