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UNIVERSIDAD JOS CARLOS MARITEGUI
FACULTAD DE INGENIERAS
INGENIERA CIVIL
TORMENTAS
DOCENTE :
ING. KARLA FIORELLA CORNEJO LECAROS
CURSO :
HIDROLOGA
ALUMNO :
QUILLA QUILLA HECTOR DAVID
CICLO :
VII
MOQUEGUA PER 2015
HIDROLOGA
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TORMENTAS
DEFINICIN DE TORMENTA
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; pueden abarcar extensiones de terrenos muy variables, desde pequeas
zonas hasta vastas regiones.
ANLISIS DE UNA TORMENTA
El anlisis de las tormentas est ntimamente relacionado con los clculos o
estudios previos al diseo de obras de ingeniera hidrulica, como son:
Estudio de drenaje
Determinacin de la luz de un puente.
Conservacin de suelos
Calculo 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 los aos de vida probablemente
de la misma.
Se comprende que lo mejor sera disear una obra para la tormenta de mxima
intensidad y de una duracin indefinida, pero esto significa grandes dimensiones de
la misma y lgicamente hay un lmite despus del cual, los gastos ya no compensan
el riesgo que se pretende cubrir.
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ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL ANLISIS DE LAS
TORMENTAS
Durante el anlisis de las tormentas hay que considerar:
INTENSIDAD
Que es la cantidad de agua cada por unidad de tiempo. Lo que interesa
particularmente de cada tormenta es la intensidad mxima que se haya presentado.
Es decir, la altura mxima de agua cada por unidad de tiempo. De acuerdo a esto la
intensidad se expresa de la siguiente manera:
t
PI max
Dnde:
Imax = Intensidad mxima en mm/h
P = Precipitacin en altura de agua (mm.)
t = Tiempo en horas.
La lluvia o precipitacin pueden ser de forma, dependiendo la intensidad:
Dbiles: I < 2 mm/h
Moderadas: 2 mm/h < I < 15 mm/h
Fuertes: 15 mm/h < I < 30 mm/h
Muy fuertes: 30 mm/h < I < 60 mm/h
Torrenciales: I > 60 mm/h
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DURACIN
Corresponde al tiempo que transcurre entre el comienzo y el fin de la tormenta. Se
mide en minutos o en horas.
Aqu conviene definir el Periodo de Duracin, que es un determinado periodo de
tiempo, tomado en minutos u horas, del total que dura una tormenta. Es de mucha
importancia para la determinacin de las intensidades mximas.
Se escogen periodos de duracin tipos. Por ejemplo: 10 min, 30 min, 60 min, 120
min, 240 min. El principal objetivo es buscar la mxima intensidad en esos periodos
de duracin.
Los parmetros como las precipitaciones y el tiempo, se obtienen de un pluviograma
que es el grafico determinado por un equipo llamado pluvigrafo.
FLUVIGRAFO:
Es un instrumento, que registra la altura de lluvia en funcin del tiempo, lo cual
permite determinar la intensidad de la precipitacin, dato importante para el diseo
de estructuras hidrulicas
Los pluvigrafo ms comunes son de forma cilndrica, y el embudo receptor est
ligado a un sistema de flotadores, que originan el movimiento de una aguja sobre un
papel registrador. Como el papel registrador tiene un cierto rango en cuanto a la
altura de registro, una vez que la aguja llega al borde superior, automticamente
llega al borde inferior y sigue registrando. El grafico resultante se llama pluviograma.
Los descensos ocurren cuando se ha llenado el recipiente, esto es, cuando se han
alcanzado 10 mm de precipitacin y se desaloja el agua contenida en l por medio
del sifn. Es frecuente que el pluvigrafo tenga alguna falla y por ello los registros
resultan defectuosos. En ocasiones es posible recuperar los datos de un registro
defectuoso y a veces no, dependiendo del tipo de falla. Tanto para comprobar que el
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pluvigrafo funciona correctamente como para recuperar los datos de un registro
defectuoso, conviene ayudarse del registro del pluvimetro.
FLUVIGRAFO
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PLUVIOGRAMA
Se muestran algunas de las fallas ms comunes.
FRECUENCIA
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, tomado
generalmente en aos.
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Aclaremos este concepto mediante un ejemplo. Una tormenta de frecuencia 1/15
significa que es probable que se presente, como trmino medio, una vez cada 15
aos. Los 15 aos vienen a constituir el tiempo de retorno o periodo de retorno de
dicha tormenta.
PERIODO DE RETORNO
Intervalo de tiempo promedio, dentro de cual un evento de magnitud x, puede ser
igualado o excedido, por lo menos una vez en promedio. Representa el inverso de la
frecuencia, es decir:
fT
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EL HIETOGRAMA
Un hietograma (del griego Hietos, lluvia), es un grfico que expresa la precipitacin
en funcin del tiempo. En ordenadas puede figurar la precipitacin cada (mm), o
bien la intensidad de precipitacin (mm/hora)
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A veces un hietograma se refiere a un da o a una tormenta concreta (en el eje de
abscisas, las horas que dur la tormenta); en otras ocasiones el periodo de tiempo
representado en el eje horizontal puede ser ms amplio: meses o aos.
Para su elaboracin, si se trata de un hietograma mensual o anual, bastar con
representar datos diarios. Si se trata de un hietograma de un da o de unas horas de
duracin, necesitamos una banda de pluvigrafo, leyendo la precipitacin cada en
los intervalos elegidos, por ejemplo, de 10 en 10 minutos.
CURVA MASA DE PRECIPITACIN
La curva masa de precipitacin es la representacin de la precipitacin acumulada
vs el tiempo. Se extrae directamente del pluviograma.
La curva masa de precipitacin, es una curva no decreciente, la pendiente de la
tangente en cualquier punto, representa la intensidad instantnea en ese tiempo.
Si a un registro del pluviograma se le quitan los descensos, se obtiene una grfica
de precipitacin acumulada contra el tiempo llamada curva masa de precipitacin
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EJEMPLO APLICATIVO 01
La fig. 2.12 representa el registro de un pluvigrafo durante una cierta tormenta.
Calcular las intensidades de lluvia durante perodos sucesivos de 1 hora y dibujar el
histograma.
SOLUCIN:
El anlisis de tormentas se hace a travs de siete etapas o pasos.
Paso 1.- Se parte de un pluviograma, es decir el registro de un pluvigrafo, como el
de la fig. 2.12.
Paso 2.- Se hace la siguiente tabulacin, a partir del p1uviograma.
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Hora. Se anotan las horas en que cambia la intensidad.
Intervalo de tiempo.- Es el intervalo entre las horas de la primera columna.
Lluvia parcial.- Es la lluvia cada en cada intervalo de tiempo. Se saca por
diferencia.
Intensidad.- Es la precipitacin referida a 1 hora, para cada intervalo de tiempo. Se
obtiene mediante una regla de tres. Para el segundo intervalo, por ejemplo:
Para la segunda fila (09-11) hrs.
Paso 3.- Se dibuja el grfico intensidad - tiempo, que recibe el nombre de
histograma. El histograma permite apreciar ms objetivamente cmo vara la
intensidad durante la tormenta.
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Paso 4.- Se calcula la intensidad mxima para diferentes periodos de duracin
Fijemos 10 m, 30 m, 60 m, 120 m, 240 m.
Tomemos la intensidad mxima: 5 cm/h durante 60 min Luego la intensidad mxima
para perodos de duracin de 10 m., 30 m. y 60 m. es 5 cm/h.
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EJERCICIO APLICATIVO 02
En una cierta cuenca se han instalado 4 pluvimetros totalizadores de lectura
mensual. En un cierto mes del ao falta una de las lecturas mientras que las
restantes son 37, 43 y 51. Si las precipitaciones medias anuales de estos 3
pluvimetros son 726, 752 Y 840 mm., respectiva mente, y del pluvimetro
incompleto 694 mm., estimar la lectura faltan te de precipitacin mensual.
SOLUCIN
Como la precipitacin anual media en cualquiera de las estaciones ndice difiere de
aquella de la estacin problema en ms de un 10 %,
Como: 17.4 % > 10 %
Entonces: se utilizar la siguiente formula
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RESUMIENDO
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EJERCICIO ENCARGADO
En una seccin de un rio se ha obtenido la divisoria de su Cuenca vertiente
vertiente. El rea total es de 177.24 km2, el permetro de 75 km, siendo la cota ms
alta de 940m y la ms baja 660m. En ella se ha dibujado las lneas de nivel cada
100m de altitud y se han calculado las reas de la cuenca y las longitudes de cauce
situada entre ellas, siendo estos los siguientes.
Hallar:
a) La curva hipsomtrica
b) Frecuencias altimtricas
c) Elevacin media de la cuenca
d) Perfil longitudinal del rio
e) Pendiente media del rio
f) Pendiente ponderada del rio
g) Rectngulo equivalente
h) ndice de pendiente de la cuenca
i) Tiempo de concentracin
COTA REA
(Km2)
LONGITUD
(Km)
950
4.82 0.78
900
10.05 1.62
850
25.07 4.12
800
70.06 11.38
750
59.35 9.68
700
7.89 1.18
660
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CUADRO DE CLCULO
COTA REA (KM2)
LONG.(KM) COTA
MEDIA (ZM) REA
ACUMULADA % REA ZM*A ZM*L
940
4.82 0.78 920.00 4.82 2.72 4434.40 717.60
900
10.05 1.62 875.00 14.87 5.67 8793.75 1417.50
850
25.07 4.12 825.00 39.94 14.14 20682.75 3399.00
800
70.06 11.38 775.00 110.00 39.53 54296.50 8819.50
750
59.35 9.68 725.00 169.35 33.49 43028.75 7018.00
700
7.89 1.18 680.00 177.24 4.45 5365.20 802.40
660
SUMATORIA 177.24 28.76
100.00 136601.35 22174.00
a) La curva hipsomtrica
COTA A. ACUM
940 2.72
900 5.67
850 14.14
800 39.53
750 33.49
700 4.45
660 100.00
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b) Frecuencias altimtricas
c) Elevacin media de la cuenca
Em = Elevacin media
a = rea entre 2 contornos
e = elevacin media entre 2 contornos
A = rea total de la cuenca
660
710
760
810
860
910
960
2.72 5.67 14.14 39.53 33.49 4.45 100.00
CURVA HIPSOMETRICA
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