Estudio de una Tormenta

Definicin:Se entiende por tormenta al conjunto de lluvias que obedecen a una misma perturbacin meteorolgica y de caractersticas bien definidas. De acuerdo a esta definicin, una tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y an das, y puede abarcar extensiones de terrenos muy variables, desde pequeas zonas hasta regiones.

IMPORTANCIA DEL ANLISIS DE LAS TORMENTASEl anlisis de las tormentas, esta ntimamente relacionado con los clculos o estudios previos, al diseo de obras de ingeniera hidrulica, como son:Estudio de drenajeDeterminacin 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 puenteConservacin de suelosCalculo del dimetro de alcantarillas

LAS DIMENSIONES DE ESTAS OBRAS, DEPENDEN PRINCIPALMENTE DE LA MAGNITUD QUE LAS TORMENTAS TENGAN Y DE LA FRECUENCIA O PERIODO DE RETORNO, ESTO A SU VEZ DETERMINA EL COEFICIENTE DE SEGURIDAD QUE SE DA A LA OBRA, O A LOS AOS DE VIDA PROBABLE DE LA MISMA.SE COMPRENDE QUE LO MEJOR SERIA DISEAR UNA OBRA PARA LA TORMENTA DE MXIMA INTENSIDAD Y DE DURACIN INDEFINIDA.

ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL ANLISIS DE LAS TORMENTAS

PROCESO PARA EL ANLISIS DE UNA TORMENTA REGISTRADA POR UN PLUVIOGRAMA1.- Conseguir el registro de un pluviograma.2.-Realizar una tabulacin con la informacin obtenida del pluviograma.

Hora (1)Intervalo de Tiempo(min)(2)TiempoAcumuladol(min)(3)Lluvia parcial(mm)(4)LluviaAcumulada(mm)(5)Intensidad(mm/hr)(6)(4)x60/(2) 4 120120331.5 6 120240332.5

Donde sus columnas son:Hora: Se anota las horas en que cambia la intensidad, se reconoce por el cambio de la pendiente, de la lnea que marca la precipitacin.Intervalo de tiempo: es el intervalo de tiempo entre las horas de la columna (1)Tiempo acumulado: es la suma sucesiva de los tiempos parciales de la columna(2) Lluvia parcial: Es la lluvia cada en cada intervalo de tiempo.Lluvia acumulada Es la suma de las lluvias parciales de la columna (4)Intensidad: E s la altura de precipitacin referida a una hora de duracin, para cada intervalo de tiempo.

Ejemplo:A partir del registro del pluviograma que se muestra, realizar el anlisis de la tormenta, y obtener: El Hietograma La curva de masa de precipitacinLas intensidades mximas, para duracin de 10, 30, 60, 90, 120, 240 min.

Grfico1

77

77

1010

55

11

00

66

1010

66

00

44

1010

88

66

44

00

22

44

66

66

66

Valores Y

Valores Y

Tiempo (min)

Hp (mm)

Hoja1

Valores XValores Y

07

47

610

85

101

120

136

1410

156

160

174

1810

198

206

214

220

232

244

256

266

276

Anlisis de la tormenta del PluviogramaSolucin:1.- Tabulacin de los datos del pluviograma:

HORA(1)Intervalo de tiempo (min)(2)Tiempo acumulado (min)(3)Lluvia parcial (mm)(4)Lluvia acumulada (mm)(5)Intensidad (mm/hr)(6)(4)x60/(2)4120120331.56120240582.581203604122.0101204801130.512605406196.013606004234.014606604274.015607206336.016607804374.017608406436.018240108010532.52212012004572.02412013202591.02

2.- Se grafica el hietograma, con la columna (3) vs. la (6)

Grfico1

1.5

2.5

2

0.5

6

4

4

6

4

6

2.5

2

1

Intensidad

Tiempo (min)

Intensidad (mm/hr)

Hoja1

tiempoIntensidad

1201.5

2402.5

3602

4800.5

5406

6004

6604

7206

7804

8406

10802.5

12002

13201

3.- Se grafica la curva de masa de precipitacin, con la columna (3) vs. la (5).

Curva masa de precipitacin de la tormenta del Pluviograma

Grfico1

0

3

8

12

13

19

23

27

33

37

43

53

57

59

Valores Y

Tiempo (min)

Hp (mm)

Hoja1

Valores XValores Y

00

1203

2408

36012

48013

54019

60023

66027

72033

78037

84043

108053

120057

132059

4.- Clculo de las intensidades mximas, para diferentes duraciones:

4.1.- Observando el hietograma y el cuadro de anlisis se puede identificar que la intensidad mxima es de 6 mm/hr, la cual tiene una duracin de 60 min, por lo que para duraciones entre 0 y 60 min, este valor seria la intensidad mxima: Imx 10 = 6 mm/hr Imx 30 = 6 mm/hr Imx 60 = 6 mm/hr4.2.- Para duraciones mayores de 60 min, se pueden tomar intervalos consecutivos que tengan mayores intensidades. Intensidad mxima para una duracin de 90 min: se realiza el siguiente anlisis. Durante 60 min, la intensidad mxima fue de 6 mm/hr. Para 90 min, faltan 30 min; entonces hay que buscar antes o despus del periodo anterior de 60 min; la intensidad mxima inmediata inferior es 4 mm/hr por lo que se observa que la intensidad mxima para 60 min. ser:

Imx 90 = 5.33 mm/hr

Intensidad mxima para una duracin de 120 min:cImx 120 = 5 mm/hr

Intensidad mxima para una duracin de 240 min:Imx 240 = 5 mm/hr

Tabulando los resultados, se tiene:

Nota: observar que a mayor periodo de duracin, menor es el valor de la intensidad mxima.

Duracin (min)10306090120240Imx (mm/hr)6665.3355

**Una nube est constituida por pequesimas gotas de agua,que se mantienen estables gracias a su pequeo tamao,algunas caractersticas de las gotitas de las nubes son: dimetro aproximado de las gotitas 0.02 mm espaciamiento entre gotitas 1 mm masa 0.5 a 1 gr/m3Por el contrario, las gotas de lluvia, tienen un dimetro de0.5 a 2 mm, es decir, un aumento en el volumen de lasgotitas de las nubes, de 100.000 a 1.000.000 de veces.En este sorprendente aumento, est el origen de lasprecipitaciones y se asume principalmente gracias a dosfenmenos: Unin entre s de numerosas gotitas Engrosamiento de una gota por la fusin ycondensacin de otras*Una nube est constituida por pequesimas gotas de agua,que se mantienen estables gracias a su pequeo tamao,algunas caractersticas de las gotitas de las nubes son: dimetro aproximado de las gotitas 0.02 mm espaciamiento entre gotitas 1 mm masa 0.5 a 1 gr/m3Por el contrario, las gotas de lluvia, tienen un dimetro de0.5 a 2 mm, es decir, un aumento en el volumen de lasgotitas de las nubes, de 100.000 a 1.000.000 de veces.En este sorprendente aumento, est el origen de lasprecipitaciones y se asume principalmente gracias a dosfenmenos: Unin entre s de numerosas gotitas Engrosamiento de una gota por la fusin ycondensacin de otras*En tiempo caluroso, se produce una abundanteevaporacin a partir de la superficie del agua, formandograndes masas de vapor de agua, que por estar mscalientes, se elevan sufriendo un enfriamiento de acuerdo ala adiabtica seca o hmeda. En el curso de su ascenso, seenfran segn el gradiente adiabtico seco (1 C /100m), osaturado (0.5C /100m).Las masas de vapor se acumulan en los puntos llamadosclulas de conveccin. A partir de este punto, estas masaspueden seguir elevndose hasta llegar a las grandes alturas,donde encuentran condiciones que provocan lacondensacin y la precipitacin. Generalmente vieneacompaada de rayos y truenos. Son precipitacionespropias de las regiones tropicales, donde las maanas sonmuy calurosas, el viento es calmo y hay unapredominancia de movimiento vertical del aire.

*En tiempo caluroso, se produce una abundanteevaporacin a partir de la superficie del agua, formandograndes masas de vapor de agua, que por estar mscalientes, se elevan sufriendo un enfriamiento de acuerdo ala adiabtica seca o hmeda. En el curso de su ascenso, seenfran segn el gradiente adiabtico seco (1 C /100m), osaturado (0.5C /100m).Las masas de vapor se acumulan en los puntos llamadosclulas de conveccin. A partir de este punto, estas masaspueden seguir elevndose hasta llegar a las grandes alturas,donde encuentran condiciones que provocan lacondensacin y la precipitacin. Generalmente vieneacompaada de rayos y truenos. Son precipitacionespropias de las regiones tropicales, donde las maanas sonmuy calurosas, el viento es calmo y hay unapredominancia de movimiento vertical del aire.

*Se producen cuando el vapor de agua que se forma sobrela superficie de agua es empujada por el viento hacia lasmontaas, aqu las nubes siguen por las laderas de lasmontaas, y ascienden a grandes alturas, hasta encontrarcondiciones para la condensacin y la consiguienteprecipitacin.

*