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7/24/2019 Teoria Box

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PERODO DE RETORNO (T)

Perodo de retorno es uno de los parmetros ms signifcativos a ser tomado en

cuenta en el momento de dimensionar una obra hidrulica destinada a

soportar avenidas, como por ejemplo: el vertedero de una presa, los diques

para control de inundaciones; o una obra que requiera cruzar un ro o arroyo

con seguridad, como puede ser un puente.

l periodo de retorno se defne como el intervalo de recurrencia !"#, al lapso

promedio en a$os entre la ocurrencia de un evento igual o mayor a una

magnitud dada. ste periodo se considera como el inverso de la probabilidad,

del m%&simo evento de los n registros.

l perodo de retorno para el que se debe dimensionar una obra vara en

'unci(n de la importancia de la misma !inter&s econ(mico, socio%econ(mico,

estrat&gico, turstico#, de la e)istencia de otras vas alternativas capaces de

remplazarla, y de los da$os que implicara su ruptura: p&rdida de vidas

humanas, costo y duraci(n de la reconstrucci(n, costo del no 'uncionamiento

de la obra, etc.

l periodo de retorno de dise$o debe determinarse de acuerdo con la

importancia de las reas y con los da$os, perjuicios o molestias que las

inundaciones peri(dicas puedan ocasionar a los habitantes, trfco vehicular,

comercio, industria, etc. *a selecci(n del periodo de retorno est asociada

entonces con las caractersticas de protecci(n e importancia del rea de

estudio y, por lo tanto, el valor adoptado debe estar justifcado. n la tabla se

establecen valores de periodos de retorno o grado de protecci(n.


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Intensidad de precipitacin

*a intensidad de precipitaci(n que debe usarse en la estimaci(n del caudal pico

de aguas lluvias corresponde a la intensidad media de precipitaci(n dada por

las curvas +- para el periodo de retorno de dise$o defnido y una duraci(n

equivalente al tiempo de concentraci(n de la escorrenta.

*os valores de intensidad dados por las curvas +- corresponden a valores

puntuales representativos de reas relativamente peque$as. n la medida en

que las reas de drenaje consideradas se hacen ms grandes, la intensidadmedia de la lluvia sobre &stas se reduce en raz(n de la variabilidad espacial del

'en(meno de precipitaci(n. n consecuencia, resulta conveniente considerar

'actores de reducci(n de la intensidad media de la precipitaci(n en la medida

en que el rea de drenaje se incremente. *os valores de la tabla corresponden

a 'actores de reducci(n para convertir la intensidad puntual en intensidad

media espacial.


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Coefciente de Escorrenta

El coeficiente de escorrenta, C, es funcin del tipo de suelo, del grado depermeabilidad de la zona, de la pendiente del terreno y otros factores quedeterminan la fraccin de la precipitacin que se convierte en escorrenta. En su

determinacin deben considerarse las prdidas por infiltracin en el suelo y otrosefectos retardadores de la escorrenta. De igual manera, debe incluirconsideraciones sobre el desarrollo urbano, los planes de ordenamiento territorial ylas disposiciones legales locales sobre uso del suelo. El valor del coeficiente C debeser estimado tanto para la situacin inicial como la futura, al final del periodo dediseo.

ara !reas de drena"e que incluyan sub#!reas con coeficientes de escorrentadiferentes, el valor de C representativo del !rea debe calcularse como el promedioponderado con las respectivas !reas.

ara la estimacin de C e$isten tablas de valores y frmulas, algunas de las cualesse presentan en la tabla como gua para su seleccin. %a adopcin dedeterminados valores debe estar "ustificada.

Coefciente de Escorrenta Ponderado

En general las cuencas receptoras presentar!n variedad de suelos, con coberturas,pendientes y permeabilidades variables.

En estos casos se recomienda determinar el Coeficiente de Escorrenta medianteun promedio ponderado de los coeficientes parciales de cada zona. ara ello, sedividir! la cuenca en zonas con caractersticas &omogneas de tipo de suelo,cobertura vegetal y pendiente, a las cuales se les asignar! elrespectivo Coeficiente 'parcial(.


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Cada Coeficiente arcial )Ci* es luego multiplicado por su +rea )i*correspondiente, se suman los productos de cada zona y se divide el resultadoentre el +rea total de la cuenca, para obtener el Coeficiente de Escorrentaonderado-

Cponderado= (Ci A i ) A i

Curvas de intensidad-duracin-recuencia

*as curvas de intensidad%duraci(n%'recuencia !+-# constituyen la base

climatol(gica para la estimaci(n de los caudales de dise$o. stas curvas

sintetizan las caractersticas de los eventos e)tremos m)imos de precipitaci(nde una determinada zona y defnen la intensidad media de lluvia para

di'erentes duraciones de eventos de precipitaci(n con periodos de retorno

especfcos. s necesario verifcar la e)istencia de curvas +- para la localidad.

i e)isten, &stas deben ser analizadas para establecer su validez y

confabilidad para su aplicaci(n al proyecto. i no e)isten, es necesario

obtenerlas a partir de in'ormaci(n e)istente de lluvias.

*a obtenci(n de las curvas +- debe realizarse con in'ormaci(n pluviogrfca de

estaciones ubicadas en la localidad, derivando las curvas de 'recuencia

correspondientes mediante anlisis puntuales de 'recuencia de eventos

e)tremos m)imos. *a distribuci(n de probabilidad de /umbel se recomiendapara estos anlisis, aunque otras tambi&n pueden ser ajustadas.

ventualmente, es posible hacer anlisis regionales de 'recuencia en caso de

disponer de ms de una estaci(n pluviogrfca. i no e)iste in'ormaci(n en la

poblaci(n, debe recurrirse a estaciones localizadas en la zona lo ms cercanas

a la poblaci(n. i esto no permite derivar curvas +- aceptables para el

proyecto, deben ajustarse curvas +- por m&todos sint&ticos,

pre'erencialmente derivados con in'ormaci(n pluviogrfca colombiana. e

acuerdo con el nivel de complejidad del sistema, la manera mnima permitida

de obtenci(n de las curvas +- se defne en la siguiente tabla:

Nive de Co!pe"idad O#tencin $ni!a de as CurvasID%

0ajo y 1edio int&tica1edio 2lto +n'ormaci(n pluviogrfca regional

2lto +n'ormaci(n pluviogrfca local

Tie!po de concentracin


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l tiempo de concentraci(n est compuesto por el tiempo de entrada y el

tiempo de recorrido en el colector. l tiempo de entrada corresponde al tiempo

requerido para que la escorrenta llegue al sumidero del colector, mientras que

el tiempo de recorrido se asocia con el tiempo de viaje o trnsito del agua

dentro del colector

TC=Te+Tt

"iempo de entrada !"e#: )isten varias '(rmulas para estimar el tiempo de

entrada. *a ecuaci(n de la -22 de los stados 3nidos se utiliza 'recuentemente

para la escorrenta superfcial en reas urbanas. sta ecuaci(n es

Tc=0,707(1,1C)L

1

2

S

1

3

"iempo de recorrido !"t#: l tiempo de recorrido en un colector se puede

calcular como

Tt=Lc

60V

ado que "t debe corresponder a la velocidad real del 4ujo en el colector, el

tiempo de concentraci(n puede determinarse mediante un proceso iterativo,

tal como se describe a continuaci(n:

5. uponer un valor de la velocidad real en el colector.

6. 7alcular "t.

8. 7alcular "e.

9. btener "c.

. btener i para este valor de "c y el periodo de retorno adoptado.

. 7on este valor de =, estimar "t real; si el valor de "t estimado en el paso 6difere en ms de 5?@ por de'ecto o e)ceso con respecto al valor calculado en

el paso >, es necesario volver a repetir el proceso.

l tiempo de concentraci(n mnimo en pozos iniciales es 5? minutos y m)imo

6? minutos. l tiempo de entrada mnimo es minutos. i dos o ms

estructuras colectoras con4uyen a la misma estructura de cone)i(n, debe


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considerarse como tiempo de concentraci(n en ese punto el mayor de los

tiempos de concentraci(n de los respectivos colectores.

&porte de sedi!entos

*a recolecci(n de aguas lluvias necesariamente implica tambi&n la captaci(n

de material granular y coloidal que la escorrenta superfcial transporta.

+gualmente, pueden captarse lodos provenientes de cone)ione erradas

sanitarias. *as caractersticas granulom&tricas de estos aportes s(lidos

dependen de las condiciones topogrfcas, tipo de suelos, protecci(n de &stos

con la cobertura vegetal y erosividad de la lluvia, entre otros 'actores. s

necesario entonces identifcar el tipo de material que las reas de drenaje

pueden aportar a los colectores, haciendo &n'asis en el componente granular,

pues &ste determina en buena parte los requisitos de autolimpieza de los

colectores, evacuaci(n de lodos y la necesidad de construir desarenadores

estrat&gicamente ubicados antes del ingreso de las aguas lluvias a la red de

colectores.

2dems, es necesario hacer una evaluaci(n de posibles elementos e)tra$os

que puedan ingresar al sistema pluvial, en particular por actividades antr(picas

y comportamientos especfcos de sectores de la poblaci(n.

'eocidad !ni!a

*as aguas lluvias transportan s(lidos que pueden depositarse en los colectoressi el 4ujo tiene velocidades reducidas. Por lo tanto, debe disponerse de una

velocidad sufciente para lavar los s(lidos depositados durante periodos de

caudal bajo. Para esto se establece la velocidad mnima como criterio de

dise$o. *a velocidad mnima real permitida en el colector es ?,> mAs para el

caudal de dise$o.

n cada tramo debe verifcarse el comportamiento autolimpiante del 4ujo, para

lo cual es necesario utilizar el criterio de es'uerzo cortante medio. e

establece, por lo tanto, que el valor del es'uerzo cortante medio sea mayor o

igual a 8,? BAm6 !?,8 CgAm6# para el caudal de dise$o, y mayor o igual a 5,

BAm6 !?,5 CgAm6# para el 5?@ de la capacidad a tubo lleno.

'eocidad !i!a

*os valores m)imos permisibles para la velocidad media en los colectores

dependen del material, en 'unci(n de su sensibilidad a la abrasi(n. *os valores


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adoptados deben estar plenamente justifcados por el dise$ador en t&rminos

de la resistencia a la abrasi(n del material, de las caractersticas abrasivas de

las aguas lluvias, de la turbulencia del 4ujo y de los empotramientos de los

colectores. Dalores tpicos de velocidad m)ima permisible para algunos

materiales se presentan en la siguiente tabla:

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