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TALLER N° 2: FACTORES AMBIENTALES Y CLIMÁTICOS

DERLY VIVIANA GAMBA CARRILLO LEIDY TATIANA MARTINEZ MORA FREDY ALEXANDER VILLAMIL DIAZ

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA DE POSGRADOS ESPECIALIZACIÓN EN INFRAESTRUCTURA VIAL TUNJA - BOYACÁ 2019

TALLER N° 2: FACTORES AMBIENTALES Y CLIMÁTICOS

DERLY VIVIANA GAMBA CARRILLO LEIDY TATIANA MARTINEZ MORA FREDY ALEXANDER VILLAMIL DIAZ

Taller N°01 de asignatura Tránsito y transporte Especialización en Infraestructura Vial

Presentado a: Ing. Ricardo Ochoa Díaz Docente de la asignatura: Curso diseño avanzado de pavimentos

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA DE POSGRADOS ESPECIALIZACIÓN EN INFRAESTRUCTURA VIAL TUNJA - BOYACÁ 2019

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 7 OBJETIVOS ............................................................................................................ 8 TALLER N° 2: FACTORES AMBIENTALES Y CLIMÁTICOS................................ 9 1. DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA DEL AIRE DE DISEÑO – TMAP .......................................................................... 9 1.1 Presentación de las estadísticas de temperatura media mensual en los últimos 15 años. ........................................................................................ 9 1.2 Gráficas para cada año de la temperatura media mensual – TMM°C vs meses del año. .......................................................................................... 10 1.3 Factores de ponderación para cada mes, determinación de factor de ponderación total, el promedio del factor ponderación y la temperatura media anual ponderada del aire para cada uno de los 15 años de análisis. ........................................................................................................................ 17 1.4 Determinación de temperatura media anual del aire promedio de los últimos 15 años. TMAP de diseño. ........................................................ 26 1.5

Análisis integral y conclusiones. ....................................................... 27

2. DETERMINACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL – PMA. ....... 28 2.1 Presentación de las estadísticas de la precipitación mensual en los últimos 15 años. ............................................................................................ 28 2.2 Gráficas para cada año de la precipitación mensual – PMM (mm) vs meses del año................................................................................................ 28 2.4 Determinación de la precipitación media anual (mm) PMA de diseño. ............................................................................................................ 37 2.5

Análisis integral y conclusiones. ....................................................... 38

3. DETERMINACIÓN DE LA REGION CLIMATICA ....................................... 39 4. BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………… 40

3

LISTA DE TABLAS

Pág. Tabla 1. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2004… …18 Tabla 2. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2005… …18 Tabla 3. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2006… …19 Tabla 4. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2007… …19 Tabla 5. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2008… ... 20 Tabla 6. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2009… …20 Tabla 7. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2010……. 21 Tabla 8. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2011……. 21 Tabla 9. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2012… …22 Tabla 10. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2013……22 Tabla 11. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2014……23 Tabla 12. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2015……23 Tabla 13. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2016……24 Tabla 14. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2017……24 Tabla 15. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2018……25 Tabla 16. Determinación de la temperatura media anual ponderada del aire promedio de los últimos 15 años. TMAP de diseño…………………………………………………………...26 Tabla 17. Determinación de la precipitación media anual PMA de diseño…………………37 Tabla 18. Regiones climáticas según temperatura y precipitación…………………………...39

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LISTA DE FIGURAS

Pág. Figura1. Temperatura media mensual – TMM °C de los últimos 15 años…………...……... 9 Figura 2. Temperatura media mensual – TMM °C año 2004…………………………………10 Figura 3. Temperatura media mensual – TMM °C año 2005………………………………… 10 Figura 4. Temperatura media mensual – TMM °C año 2006…………………………………11 Figura 5. Temperatura media mensual – TMM °C año 2007…………………………………11 Figura 6. Temperatura media mensual – TMM °C año 2008…………………………………12 Figura 7. Temperatura media mensual – TMM °C año 2009…………………………………12 Figura 8. Temperatura media mensual – TMM °C año 2010…………………………………13 Figura 9. Temperatura media mensual – TMM °C año 2011…………………………………13 Figura 10. Temperatura media mensual – TMM °C año 2012………. ………………………14 Figura 11. Temperatura media mensual – TMM °C año 2013………. ………………………14 Figura 12. Temperatura media mensual – TMM °C año 2014………. ………………………15 Figura 13. Temperatura media mensual – TMM °C año 2015………. ………………………15 Figura 14. Temperatura media mensual – TMM °C año 2016………. ………………………16 Figura 15. Temperatura media mensual – TMM °C año 2017………. ………………………16 Figura 16. Temperatura media mensual – TMM °C año 2018………. ………………………17 Figura 17. Grafica temperatura media anual ponderada – TMAP °C 2004 - 2018…………25 Figura 18. Precipitación mensual – PMM (mm) de los últimos 15 años……………… ……28 Figura 19. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2004……………………………29 Figura 20. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2005……………………………29 Figura 21. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2006……………………………30 Figura 22. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2007……………………………30 Figura 23. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2008……………………………31 Figura 24. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2009……………………………31 Figura 25. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2010……………………………32 Figura 26. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2011……………………………32

5

Figura 27. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2012……………………………33 Figura 28. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2013……………………………33 Figura 29. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2014……………………………34 Figura 30. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2015……………………………34 Figura 31. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2016……………………………35 Figura 32. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2017……………………………35 Figura 33. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2018…………………………... 36 Figura 34. Grafica precipitación media anual – PMA (mm) 2004 - 2018……………………36

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INTRODUCCIÓN Para garantizar la estabilidad de la estructura del pavimento es necesario realizar el correspondiente estudio de las condiciones climáticas en el diseño, por medio del cual es posible determinar el tipo de materiales a utilizar en la construcción de las vías garantizando que estos no sean susceptibles al agua o variaciones de temperatura. Es importante que las lluvias por su acción directa en la elevación del nivel freático influyen en la resistencia, la compresibilidad y los cambios volumétricos de los suelos de subrasante especialmente. Este parámetro también influye en algunas actividades de construcción tales como el movimiento de tierras y la colocación y compactación de capas granulares y asfálticas. En los pavimentos flexibles y dado que el asfalto tiene una alta susceptibilidad térmica, el aumento o la disminución de temperatura puede ocasionar una modificación sustancial en el módulo dinámico obteniendo comportamiento variable en los materiales ligantes, por tal motivo evaluar este parámetro en el diseño de pavimentos es de vital importancia para garantizar en una estructura resistente y prolongar su vida de servicio.

7

OBJETIVOS Objetivo general Determinar los factores ambientales y climáticos bajo las cuales funciona una estructura de pavimento a diseñarse en el municipio de Tunja.

Objetivos específicos. 

Determinar la temperatura media anual ponderada del aire de diseño - TMAP de diseño.



Determinar la precipitación media anual – PMA de diseño.



Determinar la Región climática del municipio de Tunja.

8

TALLER N° 2: FACTORES AMBIENTALES Y CLIMÁTICOS Con a la información de temperatura medias mensuales y la precipitación media mensual en los últimos años, realizar los siguientes análisis:

1. DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA DEL AIRE DE DISEÑO – TMAP 1.1 Presentación de las estadísticas de temperatura media mensual en los últimos 15 años. Figura 1. Temperatura media mensual – TMM °C de los últimos 15 años.

Según el grafico de temperatura media mensual de los últimos 15 años que se presentó en Tunja, se evidencia que el municipio durante el periodo comprendido entre los meses de enero a mayo presenta los mayores valores o índices de temperatura seguido por el periodo comprendido entre los meses de octubre a diciembre y las temperaturas más bajas se presentan durante los meses de junio a septiembre.

9

1.2 Gráficas para cada año de la temperatura media mensual – TMM°C vs meses del año. A continuación, se presenta un análisis mediante gráficas del comportamiento de la temperatura media mensual de los últimos 15 años y poder observar el comportamiento o tendencia en cada periodo evaluado. Figura 2. Temperatura media mensual – TMM °C año 2004. 16

TMM °C

15 14 13 12 11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2004

Figura 3. Temperatura media mensual – TMM °C año 2005. 16

TMM °C

15 14 13 12 11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2005

10

Figura 4. Temperatura media mensual – TMM °C año 2006. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2006

Figura 5. Temperatura media mensual – TMM °C año 2007. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2007

11

Figura 6. Temperatura media mensual – TMM °C año 2008. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2008

Figura 7. Temperatura media mensual – TMM °C año 2009. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2009

12

Figura 8. Temperatura media mensual – TMM °C año 20010. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2010

Figura 9. Temperatura media mensual – TMM °C año 20011. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2011

13

Figura 10. Temperatura media mensual – TMM °C año 20012. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2012

Figura 11. Temperatura media mensual – TMM °C año 20013. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2013

14

Figura 12. Temperatura media mensual – TMM °C año 20014. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2014

Figura 13. Temperatura media mensual – TMM °C año 20015. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2015

15

Figura 14. Temperatura media mensual – TMM °C año 20016. 16,0

TMM °C

15,0

14,0

13,0

12,0

11,0

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2016

Figura 15. Temperatura media mensual – TMM °C año 20017. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2017

16

Figura 16. Temperatura media mensual – TMM °C año 20018. 16

TMM °C

15

14

13

12

11

TEMPERATURA MEDIA MENSUAL AÑO 2018

1.3 Factores de ponderación para cada mes, determinación de factor de ponderación total, el promedio del factor ponderación y la temperatura media anual ponderada del aire para cada uno de los 15 años de análisis. Con base en las temperaturas medias mensuales registradas y de acuerdo con los criterios de la Shell, calculamos los factores de ponderación mensuales, el factor de ponderación total, el promedio del factor de ponderación con el cual se determina la temperatura media anual ponderada del aire TMAP, para cada uno de los años de la serie histórica considerada que como lo rige INVIAS son los últimos 15 años anteriores al diseño del pavimento. Podemos calcular estos factores de ponderación por medio de softwares como w-MAAT, mediante la carta de ponderación W o empleando las ecuaciones utilizadas para el presente taller las cuales son: TMM °C = 20.348 + 17.5683𝐿𝑜𝑔𝐹𝑝 TMAP °C = 20.348 + 17.5683𝐿𝑜𝑔𝐹𝑝𝑟𝑜𝑚 De este modo se obtienen los resultados plasmados en las siguientes tablas:

17

Tabla 1. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2004. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2004 MES

TMMA °C

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,8 14,2 13,8 13,8 13,5 12,9 12,4 12,7 12,7 13,8 13,6 13,3

FACTOR DE PONDERACIÓN 0,424 0,447 0,424 0,424 0,408 0,377 0,353 0,367 0,367 0,424 0,413 0,397

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,824 0,402 13,4

Tabla 2. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2005. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2005 MES

TMMA °C

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,7 13,8 14,2 13,6 13,5 12,3 12,1 12,1 12,8 13,3 13,4 13,6

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

FACTOR DE PONDERACIÓN 0,418 0,424 0,447 0,413 0,408 0,348 0,339 0,339 0,372 0,397 0,402 0,413 4,720 0,393 13,2

Tabla 3. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2006.

18

DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2006 MES

TMMA °C

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,6 14,3 15,0 14,0 13,0 12,6 12,5 12,5 12,9 13,3 13,6 13,6

FACTOR DE PONDERACIÓN 0,413 0,453 0,496 0,435 0,382 0,362 0,358 0,358 0,377 0,397 0,413 0,413

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,856 0,405 13,4

Tabla 4. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2007. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2007 MES

TMMA °C

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,5 14,0 13,5 13,6 13,5 12,7 12,6 12,5 12,7 13,6 13,8 13,3

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

FACTOR DE PONDERACIÓN 0,408 0,435 0,408 0,413 0,408 0,367 0,362 0,358 0,367 0,413 0,424 0,397 4,758 0,397 13,3

Tabla 5. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2008.

19

DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2008 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,5 13,4 13,9 14,1 13,6 12,6 12,4 12,1 12,4 13,2 13,2 13,0

0,408 0,402 0,430 0,441 0,413 0,362 0,353 0,339 0,353 0,392 0,392 0,382

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,666 0,389 13,1

Tabla 6. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2009. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2009 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

12,8 13,3 13,4 13,6 13,2 12,8 12,3 12,8 12,6 13,2 13,5 13,3

0,372 0,397 0,402 0,413 0,392 0,372 0,348 0,372 0,362 0,392 0,408 0,397

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,627 0,386 13,1

Tabla 7. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2010.

20

DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2010 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,2 13,3 13,7 13,5 13,3 12,7 12,3 13,1 12,9 13,5 14,1 13,9

0,392 0,397 0,418 0,408 0,397 0,367 0,348 0,387 0,377 0,408 0,441 0,430

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,769 0,397 13,3

Tabla 8. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2011. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2011 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,6 14,8 14,6 14,6 14,3 13,4 13,1 12,4 13,1 13,4 12,8 12,9

0,413 0,483 0,471 0,471 0,453 0,402 0,387 0,353 0,387 0,402 0,372 0,377

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,970 0,414 13,6

Tabla 9. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP año 2012.

21

DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2012 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,1 12,9 13,6 13,5 13,0 13,1 12,3 12,5 12,2 12,8 13,4 13,3

0,387 0,377 0,413 0,408 0,382 0,387 0,348 0,358 0,344 0,372 0,402 0,397

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,573 0,381 13,0

Tabla 10. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP del año 2013. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2013 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,4 13,0 13,2 13,3 13,1 12,4 12,2 12,3 12,5 13,1 13,5 13,1

0,402 0,382 0,392 0,397 0,387 0,353 0,344 0,348 0,358 0,387 0,408 0,387

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

22

4,543 0,379 12,9

Tabla 11. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP del año 2014. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2014 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,9 13,9 14,2 14,3 13,6 13,0 12,0 12,5 12,9 13,2 13,4 13,0

0,430 0,430 0,447 0,453 0,413 0,382 0,335 0,358 0,377 0,392 0,402 0,382

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,798 0,399 13,3

Tabla 12. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP del año 2015. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2015 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,5 14,1 14,0 13,7 13,8 13,0 12,5 12,5 13,0 13,5 13,7 13,5

0,408 0,441 0,435 0,418 0,424 0,382 0,358 0,358 0,382 0,408 0,418 0,408

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

23

4,838 0,403 13,4

Tabla 13. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP del año 2016. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2016 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

13,0 13,5 14,2 13,7 13,8 12,9 12,7 12,8 13,2 13,7 14,0 13,2

0,382 0,408 0,447 0,418 0,424 0,377 0,367 0,372 0,392 0,418 0,435 0,392

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,831 0,403 13,4

Tabla 14. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP del año 2017. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2017 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

14,7 14,6 15,8 14,8 14,0 12,7 12,1 12,8 13,1 13,7 14,0 13,3

0,477 0,471 0,551 0,483 0,435 0,367 0,339 0,372 0,387 0,418 0,435 0,397

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

24

5,133 0,428 13,9

Tabla 15. Determinación de la temperatura media anual ponderada TMAP del año 2018. DETERMINACIÓN DE LA TMAP AÑO 2018 MES

TMMA °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

12,3 13,4 14,0 13,9 13,6 13,4 12,3 13,2 12,8 13,2 13,3 14,1

0,348 0,402 0,435 0,430 0,413 0,402 0,348 0,392 0,372 0,392 0,397 0,441

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

4,772 0,398 13,3

1.3 Grafica de la temperatura media anual ponderada del aire - TMAP °C de cada año vs los 15 años de análisis.

TMAP °C

Figura 17. Grafica temperatura media anual ponderada – TMAP °C 2004 - 2018.

14,0 13,9 13,8 13,7 13,6 13,5 13,4 13,3 13,2 13,1 13,0 12,9 12,8 12,7 12,6

TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA TMAP °C TUNJA, 2004-2018 13,8 13,6 13,4

13,4

13,4 13,4 13,3

13,3

13,3

13,2

13,3

TMAP PROMEDIO DE DISEÑO = 13,3 °C

13,1 13,1 13,0 12,9

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

PROMEDIO 13,4 13,2 13,4 13,3 13,1 13,1 13,3 13,6 13,0 12,9 13,3 13,4 13,4 13,8 13,3

25

1.4 Determinación de temperatura media anual del aire promedio de los últimos 15 años. TMAP de diseño. Con base en las temperaturas medias anuales ponderadas calculadas para cada año de análisis y de acuerdo con los criterios de la Shell, se calcula el valor TMAP que define la escogencia de la carta de diseño. Podemos calcular estos factores de ponderación y TMAP de diseño por medio de softwares como w-MAAT, mediante la carta de ponderación W o mediante la ecuación utilizada para el presente taller la cual es: TMAP °C = 20.348 + 17.5683𝐿𝑜𝑔𝐹𝑝𝑟𝑜𝑚 De este modo se obtienen los resultados plasmados en la tabla 16. Tabla 16. Determinación de la temperatura media anual ponderada del aire promedio de los últimos 15 años. TMAP de diseño DETERMINACIÓN DE LA TMAP DE DISEÑO AÑO

TMAP °C

FACTOR DE PONDERACIÓN

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

13,4 13,2 13,4 13,3 13,1 13,1 13,3 13,6 13,0 12,9 13,3 13,4 13,4 13,8 13,3

0,402 0,392 0,402 0,397 0,387 0,387 0,397 0,413 0,382 0,377 0,397 0,402 0,402 0,424 0,397

FACTOR DE PONDERACIÓN TOTAL FACTOR PONDERACIÓN PROMEDIO TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA (°C)

26

5,958 0,397

13,3

1.5 Análisis integral y conclusiones.



Para determinar la temperatura media anual del aire TMPA de diseño es necesario evaluar las temperaturas media mensual de los últimos 15 años como mínimo para obtener una muestra representativa que garantiza determinar con mayor precisión el comportamiento de este parámetro en la región en estudio que para este caso es el municipio en Tunja, en el cual se evidencia mediante la figura 1, que durante el periodo comprendido entre los meses de enero a mayo presenta las temperaturas más altas durante el año seguido por el periodo comprendido entre los meses de octubre a diciembre y las temperaturas más bajas se presentan durante los meses de junio a septiembre.



La temperatura media anual ponderada del aire TMAP es un parámetro que requiere su correspondiente y riguroso análisis, ya que dependiendo la región donde se realizara el diseño del pavimento es necesario determinar la temperatura media anual ya que es un parámetro importante que afecta en las propiedades del asfalto, ya que éste es un producto susceptible térmicamente y por lo tanto las mezclas que se construyan con él van a presentar un módulo de elasticidad diferente según el clima del lugar donde se construirá la obra ya que el comportamiento de una mezcla igual es diferente en clima frío que en caliente.



Las mediciones de temperatura media mensual TMM se deberán obtener estaciones meteorológicas o climatológicas ubicadas en el lugar del proyecto o el sitio más cercano y de una fuente confiable como son los reportes entregados por el IDEAM para el caso de Tunja fueron utilizados las mediciones registradas por la estación ubicada en la UPTC.



Contando con las temperaturas medias mensuales de los últimos 15 años y siguiendo los criterios de diseño de la Shell, se calcularon los factores de ponderación mensuales, los factores de ponderación media anual, factor de ponderación total, el factor de ponderación promedio con el cual se determina la temperatura media anual ponderada del aire TMAP de diseño que el municipio de Tunja corresponde a 13.3 °C, como se evidencio en el estudio realizado en el presente taller.

27

2. DETERMINACIÓN DE LA PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL – PMA. 2.1 Presentación de las estadísticas de la precipitación mensual en los últimos 15 años. Figura 18. Precipitación mensual – PMM (mm) de los últimos 15 años.

PMM (mm)

PRECIPITAIÓN MEDIA MENSUAL - PMM (mm) TUNJA, 2004 - 2018 320,0 300,0 280,0 260,0 240,0 220,0 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

2017 2018

Según el grafico de precipitación media mensual de los últimos 15 años que se presentó en Tunja, se evidencia dos periodos lluviosos en el municipio los comprendidos entre los meses de marzo a mayo y de octubre a diciembre y dos periodos de baja precipitación comprendidos entre los meses de enero a febrero y de junio a septiembre.

2.2 Gráficas para cada año de la precipitación mensual – PMM (mm) vs meses del año. A continuación, se presenta un análisis mediante gráficas del comportamiento de la precipitación media mensual de los últimos 15 años y poder observar el comportamiento o tendencia en cada periodo evaluado.

28

Figura 19. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2004. 140,0 120,0

PMM (mm)

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0

0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2004

Figura 20. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2005. 160,0 140,0

120,0

PMM (mm)

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2005

29

Figura 21. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2006. 140,0 120,0

PMM (mm)

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2006

Figura 22. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2007. 160,0 140,0 120,0

PMM (mm)

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2007

30

Figura 23. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2008. 160,0 140,0 120,0

PMM (mm)

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2008

Figura 24. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2009. 160,0 140,0

PMM (mm)

120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2009

31

Figura 25. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2010. 120,0

PMM (mm)

100,0

80,0

60,0

40,0

20,0

0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2010

Figura 26. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2011. 180,0 160,0 140,0

PMM (mm)

120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPIACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2011

32

Figura 27. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2012. 280,0 260,0 240,0 220,0

PMM (mm)

200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2012

PMM (mm)

Figura 28. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2013. 320,0 300,0 280,0 260,0 240,0 220,0 200,0 180,0 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2013

33

Figura 29. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2014. 100,0

PMM (mm)

80,0

60,0

40,0

20,0

0,0

PRECIPTACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2014

Figura 30. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2015. 100,0

PMM (mm)

80,0

60,0

40,0

20,0

0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2015

34

Figura 31. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2016. 60,0

PMM (mm)

40,0

20,0

0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2016

Figura 32. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2017. 120,0

100,0

PMM (mm)

80,0

60,0

40,0

20,0

0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2017

35

Figura 33. Precipitación media mensual – PMM (mm) año 2018. 140,0 120,0

PMM (mm)

100,0 80,0 60,0 40,0 20,0

0,0

PRECIPITACIÓN MEDIA MENSUAL AÑO 2018

2.3 Grafica de la precipitación media anual PMA (mm) vs los 15 años de análisis.

PMA (mm)

Figura 34. Grafica precipitación media anual – PMA (mm) 2004 - 2018.

1400,0 1350,0 1300,0 1250,0 1200,0 1150,0 1100,0 1050,0 1000,0 950,0 900,0 850,0 800,0 750,0 700,0 650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0

PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL - PMA TUNJA, 2004-2018 1316,6

1002,9 862,3 669,2

724,6

PMA DE DISEÑO = 698,1 mm

722,9 603,9

680,3

657,6 578,5

630,0 599,3

584,4

458,4 379,9 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

TOTAL 669,2 724,6 603,9 862,3 657,6 722,9 578,5 1002, 1316, 680,3 584,4 458,4 379,9 599,3 630,0

36

2.4 Determinación de la precipitación media anual (mm) PMA de diseño. Con base en las precipitaciones medias mensuales registradas se realiza la suma de estas para obtener el total de precipitación media anual por año evaluado y por último se calcula el promedio de las precipitaciones media anuales de los 15 años para obtener la PMA de diseño. Tabla 17. Determinación de la precipitación media anual PMA de diseño.

DETERMINACIÓN DE LA PMA DE DISEÑO AÑO

PMA (mm)

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

669,2 724,6 603,9 862,3 657,6 722,9 578,5 1002,9 1316,6 680,3 584,4 458,4 379,9 599,3 630,0

Precipitación total (mm)

10470,8

N° de años

15

PMA de diseño (mm)

698,1

PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL DE DISEÑO (mm)

37

698,1

2.5 Análisis integral y conclusiones. 

Para determinar la precipitación media anual PMA de diseño es necesario evaluar las precipitaciones media mensual de los últimos 15 años como mínimo para obtener una muestra representativa que garantiza determinar con mayor precisión el comportamiento de este parámetro en la región en estudio que para este caso es el municipio en Tunja, en el cual se evidencia mediante la figura 18, dos periodos lluviosos en el municipio los comprendidos entre los meses de marzo a mayo y de octubre a diciembre y dos periodos de baja precipitación comprendidos entre los meses de enero a febrero y de junio a septiembre.



La precipitación media anual PMA es un parámetro que requiere su correspondiente análisis y evaluación, ya que dependiendo la región donde se realizara el diseño del pavimento es necesario determinar los niveles de precipitación ya que son un parámetro de diseño que nos define la calidad del drenaje a tenerse en cuenta en el diseño.



Las mediciones de precipitación media mensual PMM se deberán obtener estaciones meteorológicas o climatológicas ubicadas en el lugar del proyecto o el sitio más cercano y de una fuente confiable como son los reportes entregados por el IDEAM para el caso de Tunja fueron utilizados las mediciones registradas por la estación ubicada en la UPTC.



Contando con las precipitaciones medias mensuales PMM (mm) de los últimos 15 años y siguiendo los criterios de diseño de la Shell, se realiza la suma de estas PMM para obtener el total de precipitación media anual PMA de cada uno de los años evaluados, ya teniendo estos valores se calcula el promedio de las precipitaciones media anuales de los 15 años para obtener la PMA de diseño, el cual para el municipio de Tunja corresponde a 698.1 mm, como se evidencio en el estudio realizado en el presente taller. Con este parámetro obtenido y junto a la TMAP es posible clasificar o determinar la región climática que es uno de los aspectos a tener en cuanta dentro del diseño de pavimento.



El conocer el nivel de precipitaciones al que estar sometida la estructura de pavimento nos ayuda a determinar la necesidad de implementar obras adicionales de captación y conducción de escorrentía, filtros y otros aspectos como el correspondiente a la seguridad vial garantizando una capa de rodadura con adherencia adecuada entre la llanta y el pavimento para evitar deslizamientos principalmente en lugares con alta y constante precipitación.

38

3. DETERMINACIÓN DE LA REGION CLIMATICA Teniendo en cuenta la temperatura media anual ponderada del aire (TMAP de diseño) y la precipitación media anual (PMA de diseño) se procede a determinar la región climática para el diseño del pavimento que corresponde al municipio de Tunja. Tabla 18. Regiones climáticas según temperatura y precipitación.

DATOS OBTENIDOS PARA EL MUNCIPIO DE TUNJA TEMPERATURA MEDIA ANUAL PONDERADA DE DISEÑO (°C)

13,3

PRECIPITACIÓN MEDIA ANUAL DE DISEÑO (mm)

698,1

Con base en los datos obtenidos de la temperatura media anual ponderada del aire (TMAP de diseño) y la precipitación media anual (PMA de diseño), se determina que la región climática para el diseño del pavimento corresponde a una R2 templado seco y templado semihúmedo. OBSERVACIÓN: Debido a que la temperatura anual ponderada de diseño PMA se encuentra en un rango que apenas si pasa los 13 °C, que es el valor que limita las regiones R1 y R2, pero que a pesar de que según los datos obtenidos la ciudad de Tunja se clasifica en la región R2, es de plena veracidad que el municipio pertenece más a una región R1 debido a que posee un clima frio seco y frio semihúmedo, por tal motivo es bueno tener en cuenta que cuando se tenga valores de temperatura y/o precipitación cercanos al límite de dos regiones es necesario evaluar la posibilidad que más se ajuste a la realidad como ocurre en este caso.

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4. BIBLIOGRAFIA  LEDERMAN, Pablo. METODO DE DISEÑO DE LA SHELL, PAVIMENTOS FLEXIBLES. Folleto.  Arredondo Arango, Carlos Eduardo. Aristizabal, Alba Luz. Morales, Marcela. ENFOQUE MECANÍSTICO DEL MÉTODO SHELL Y SU APLICACIÓN EN LA REPÚBLICA DE COLOMBIA. AIM, 1989. 32P.  SHELL PAVEMENT DESIGN MANUAL: ASPHALT PAVEMENT AND OVERLAYS FOR ROAD TRAFFIC. SHELL INTERNATIONAL PETROLEUM. LONDON, SHELL, 1978. 435P. 46620P.

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