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HIDROLOGA

ESTUDIO DE LAS TORMENTASPOOL PIERO VALERA ESPINOINTRODUCCINestudiar las tormentas es motivo de inters para estudios hidrolgicos y de obras civiles. Las tormentas, como variable de estado hidrolgica, se puede caracterizar a travs de la intensidad, su distribucin en el espacio y en el tiempo, y su frecuencia o probabilidad de ocurrencia, y para poder caracterizarla es necesario un gran nmero de observaciones, extradas de series pluviogrficas, con el objeto proporcionar ndices para realizar estudios de crecidas, para un adecuado diseo y dimensionamiento de las obras civiles. Para esto es necesario conocer las intensidades de precipitacin, para distintos perodos de retorno.OBJETIVOSDistinguir, conocer, analizar e interpretar los elementos fundamentales, las variables y los pasos a seguir para el anlisis de las tormentas; as como tambin el caudal mximo desde el punto de vista de la ingeniera civilI. LA TORMENTASe entiende por tormenta, al conjunto de lluvias que obedecen a una misma perturbacin meteorolgica y de caractersticas bien definidas.

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II. IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LAS TORMENTASEl estudio de las tormentas es vital en la etapa de diseo de las obras civiles, con el fin de asegurar su funcionabilidad y vida tilEl estudio de las tormentas, est ntimamente relacionado con los clculos o estudios previos, al diseo de obras de ingeniera hidrulica, como son:Estudio de drenaje.Clculo del dimetro de alcantarillas.

Determinacin de caudales mximo, que deben pasar por el aliviadero de una represa, o que deben encausarse, para impedir las inundaciones.Determinacin de la luz de un puente.

III. ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL ANALISIS DE LAS TOMENTASINTENSIDAD:es la cantidad de agua cada por unidad de tiempo, se mide en mm/h.De acuerdo a esto la intensidad se expresa as:

I = P/t

I = intensidad, en mm/hora.P = precipitacin en altura de agua, en mm.t = tiempo, en horas.

DURACION:corresponde al tiempo que transcurre entre el comienzo y el fin de la tormenta, se mide en minutos o en horas.

El periodo de duracin (PD)

es un determinado perodo de tiempo, tomando en minutos u horas, dentro del total que dura la tormenta.

DuracinFRECUENCIA:es el nmero de veces que se repite una tormenta, de caractersticas de intensidad y duracin definidas en un perodo de tiempo ms o menos largo, tomando generalmente en aos.

F = m/(n+1)

F = frecuenciaM= nmero de orden de un eventoN = nmero de aos de registro

Ejemplo: una tormenta de frecuencia 1/15 significa que es probable que se presente, como trmino medio, una vez cada 15 aosIV. EL HISTOGRAMA Y DIAGRAMA DE MASASHISTOGRAMAEs un grfico de forma escalonada, que representa la variacin de la intensidad expresada en mm/hora de la tormenta.

Mediante este histograma, es muy fcil decir a qu hora la precipitacin adquiri su mxima intensidad y cul fue el valor de sta. DIAGRAMA DE MASASEl diagrama de masas, es la representacin de la precipitacin acumulada vs el tiempo; es decir representa la altura total del agua cada desde el comienzo hasta el final de la tormenta

V. EL TIEMPO DE CONCENTRACIN (Tc)Es el tiempo que tarda una gota de agua en recorrer la distancia comprendida entre el punto ms alejado de la cuenca y el punto de consideracin.

Ho.H1.H2.PI.Los tiempos de concentracin son calculados a partir de las caractersticas fsicas de la cuenca, las cuales son: las pendientes, longitudes, elevaciones medias y el rea de la cuenca. Es de notar que todas las frmulas tienen factores de correccin que aplican segn la cobertura de la cuenca.

FRMULA DE KIRPICHDesarrollada a partir de la informacin del SCS en siete cuencas rurales en Tennessee con canales bien definidos y pendientes empinadas (de 3% a 10%)

Tc = 0.0003245 L0.77S -0.385 (En horas)L: Longitud mxima del canal o ro desde aguas arriba hasta la salida, (en metros).S: Pendiente del cauce o H/L (m/m) donde H es la diferencia de elevacin entre el punto ms elevado y el punto de intersFRMULA EMPIRICA DEL U.S. BUREAU OF RECLAMATION OF CALIFORNIAConocida tambin como La frmula de California Culverts Practice. Esencialmente es la ecuacin de Kirpich, desarrollada para pequeas cuencas montaosas en California

Tc = 0.94788 (L3 /H )0.385 (En horas)L: Longitud de flujo superficial (en kilmetros).H: Diferencia de nivel entre la divisoria de aguas y la salida (en metros).FRMULA DE LA FEDERAL AVIATION ADMINISTRATION (FAA)Desarrollada a partir de la informacin sobre el drenaje de aeropuertos, recopilada por el cuerpo de inge nieros de Estados Unidos; el mtodo tiene como finalidad el ser usado en problema de drenaje de aeropuertos, pero ha sido frecuentemente usado para flujo superficial en cuencas urbanas.

Tc = 0.7024 (1.1 - C)L0.5S -0.33 (En horas)

C: Coeficiente de escorrenta del Mtodo Racional (adimensional).L: Longitud de flujo superficial (en metros).S: Pendiente de la superficie.VI. VALOR DE INTENSIDAD MAXIMAEl anlisis de esta intensidad media mxima de la lluvia en una estacin (lluvia local) ha sido objeto de numerosos trabajos en el campo de los cortos aguaceros tempestuosos, excepcionalmente violentos, que condicionan la dimensin de las alcantarillas y otros obras e saneamiento urbano, sistema de drenaje de los aerdromos estaciones de bombeo de los palders,etc.

Im = Dp/Dt

Im = intensidad mximaDp = altura de la lluvia durante el periodo de duracinDt = periodo de duracinVII. EL COEFICIENTE DE ESCORRENTIAEl coeficiente de escurrimiento representa la fraccin de la lluvia que se escurre en forma directa y vara apreciablemente entre una cuenca y otra, y de una tormenta a otra.

Depende de:La intensidad de la lluvia y de su duracin.La pendienteCaractersticas y condiciones del suelo:porcentaje de permeabilidadgrado de compactacinporosidad del subsueloalmacenamiento por depresincaractersticas de encharcamiento de la superficieproximidad del nivel freticola vegetacin.VIII. CURVAS IDF:INTENSIDAD DURACION - FRECUENCIALas curvas intensidad duracin frecuencia son un elemento de diseo que relacionan la intensidad de la lluvia, la duracin de la misma y la frecuencia con la que se puede presentar, es decir su probabilidad de ocurrencia o el periodo de retorno.

IX. METODO RACIONAL PARA DETERMINAR EL CAUDAL MAXIMO CONOCIENDO EN VALOR DE LA INTENSIDAD MXIMALas curvas intensidad duracin frecuencia son un elemento de diseo que relacionan la intensidad de la lluvia, la duracin de la misma y la frecuencia con la que se puede presentar, es decir su probabilidad de ocurrencia o el periodo de retorno.

Q = C*I*A/3.6

Q: caudal mximo en m3/segC: coeficiente de escorrentaI: intensidad mxima de la tormenta de diseo para un periodo de duracin igual al tiempo de concentracin, y para la frecuencia deseada en diseo. mm/hA: rea de la cuenca. Km2CONCLUSIONESEl caudal mximo es una variable que interviene directamente como un parmetro en el diseo y dimensionamiento de las obras hidrulicas por lo cual el correcto estudio e interpretacin de los elementos fundamentales y de las dems variables que intervienen en el anlisis de las tormentas es de vital importancia ya que nos permitir garantizar su funcionabilidad y vida til.RECOMENDACIONESAnalizar correctamente los datos de las variables que intervienen en el estudio de las tormentas para obtener valores acordes a la realidad de los caudales mximos ya que estos son variables que intervienen directamente en el dimensionamiento de obras hidrulicas.