CÁLCULO CAUDAL DE

ESCORRENTÍA 08/08/2012 AIH Consultores EIRL

CÁLCULO CAUDAL DE ESCORRENTÍA. Antecedentes del área: Longitud de área escorrentía: 300 m Ancho del área de escorrentía: 150 m Área de escorrentía: 0.045 km2 Precipitación máx. Período de retorno 10 años: 3.6 mm (Estación Quillagua) Precipitación máx. Periodo retorno 100 años: 5.8 mm (Estación Quillagua) Ecuación Racional: Este método es utilizado para cuencas pequeñas, menores de 25 km2. Q = [C x I x Ai] / 3.6 Donde: Q = Caudal en m3/s C = Coeficiente de escorrentía I = Intensidad de la precipitación máxima en minutos Ai = Área de impluvio en Há. Estimación del Coeficiente de Escorrentía (C): El coeficiente de escorrentía, se determinó en función del Manual de Carreteras (tabla 3.702.503 B, del Volumen 3), en base a los siguientes factores: a) Relieve del terreno (k1): este factor clasifica el relieve entre el rango accidentado y llano, sumado a la pendiente media del terreno. Para terrenos con cerros y pendientes entre 5 y 10%, el valor del coeficiente de escorrentía k1 varía entre 0.08 y 0.14 b) Infiltración (k2): la permeabilidad del suelo a través de la predominancia de roca (impermeable), arcilla y arena (impermeable). Dadas las características del terreno, normales, bien drenados, textura mediana, limos arenosos, suelos arenosos, el coeficiente de escorrentía k2 varía entre 0.06 y 0.08 c) Cobertura vegetal (k3): indica la presencia de vegetación medida en cobertura, dadas las características del lugar, cobertura escasa, terrenos sin vegetación o escasa cobertura, el valor del coeficiente de escorrentía k3 varía entre 0.12 y 0.16 d) Almacenamiento Superficial (k4): se consideró despreciable, pocas depresiones superficiales, sin zonas húmedas, el valor del coeficiente de escorrentía k4 varía entre 0.10 y 0.12 El coeficiente de escorrentía (C) = k1 +k2 +k3+ k4 = varía entre 0.36 y 0.50

Para los efectos del proyecto, se consideró como coeficiente de escorrentía para un período de retorno de 100 años: 0.42 Cálculo de la Intensidad de lluvia: Para determinar la intensidad máxima de precipitaciones en una hora, se requiere utilizar curvas IDF (Intensidad, Duración, Frecuencia), con datos pluviográficos completos y mayores a 15 años. Dado que para la zona en estudio no existen curvas IDF, el valor de Intensidad, se determinó en base a tablas de uso práctico y parámetros k, extrapolando los valores de intensidad de diseño. Los datos utilizados corresponden a la estación pluviométrica Quillagua, con períodos de retorno de 10, 50 y 100 años. T 10 años: 3.6 mm T 50 años: 5.2 mm T 100 años: 5.8 mm El cálculo de Intensidad de Lluvia con duración menor que 1 hora, se determinó utilizando la expresión propuesta por Bell, (Bell, F.C. 1969) que ha sido corroborada para Chile. It

T = PtT / [t/60]

PtT = [054 * t0.25 – 0.50][0.21lnT + O.52)Pt

10 Donde: It

T = Intensidad de lluvia en tiempo menor a 1 hora

PtT = Precipitación (mm) con Período de Retorno T años y Duración t minutos

Pt10= Precipitación (mm) con Período de Retorno T= 10 años y Duración de 1 hora

lnT = Logaritmo en base e del período de retorno Cálculo del tiempo de concentración (tc): Para determinar los tiempos de concentración, en cuencas pequeñas con pendiente, se utiliza la expresión propuesta por Giandotti: tc = 60 [4A0.5 + 1.5L] / [0.8 Hm0.5] Donde: tc = Tiempo de concentración en hrs. L = Longitud de la ladera en km. = 0.3 km

A = Área de la ladera en km2 = 0.045 km2

Hm = Diferencia de nivel en m entre la cota media de la ladera y las instalaciones = 30 m tc = 60 [4 * 0.0450.5 + 1.5 x 0.3] / [0.8 * 300.5]

tc = 17.8 horas. Determinación de la Intensidad de lluvia, para un periodo de retorno de 100 años. Pt

T = [054 * t0.25 – 0.50][0.21lnT + O.52)Pt10

PtT = [054 * 17.80.25 – 0.50][0.21 * 1.76 + O.52) * 3.6

PtT = 3.2 mm

ItT = PtT / [t/60]

ItT = 3.2 / [17.8/60]

ItT = 0.95 mm/h.

Determinación del Caudal máximo de crecida: Q = [C x I x Ai] / 3.6 Q = [0.42 x 0.95 x 0.045] / 3.6 Q = 0.0049 m3/s Dado que el valor de caudal determinado es prácticamente nulo, no se considera ningún tipo de canaleta de desviación aguas lluvias, por lo tanto no aplica el PAS 106.

Figura 1. Vías de escorrentías de aguas lluvias.

1: Color verde=Ubicación general de la Planta. 2: Color rojo=Ancho área escorrentía (150 m cada línea roja). 3: Color azul=Longitud de área escorrentía (300 m cada línea azul)