CÁLCULOS HIDRÁULICOS DE LA QUEBRADA

UBICACIÓN

PROVINCIA DE VERAGUAS, SANTIAGO

Punta del Este

PREPARADO POR:

Edwin Casas 6-714-1793

Mónica Pinzón 9-738-2271

Warren García 8-858-1917

2013

ANÁLISIS

Para determinar los caudales utilizaremos el método racional, que se define a

través de la ecuación:

Q = CiA / 360, en donde:

Q = Caudal máximo encontrado en m3/s

I = Intensidad de lluvia en mm/ hora

A = Área de drenaje en has.

C= Coeficiente de rugosidad de Manning

Para el desarrollo de esta ecuación, debemos tomar en consideración lo siguiente:

1. El porcentaje máximo de escurrimiento para una intensidad particular de

una lluvia ocurre si la duración de la misma es igual o mayor que el tiempo

de concentración.

2. El porcentaje máximo de escurrimiento para una intensidad específica de

lluvia con duración igual o mayor que el tiempo de concentración, es

directamente proporcional a la intensidad de la lluvia.

3. La frecuencia de ocurrencia del escurrimiento máximo, es la misma que la

de la intensidad de lluvia, con la cual se calculó.

4. El escurrimiento máximo, por un área unitaria disminuye conforme aumenta

el área de drenaje, y la intensidad de la lluvia disminuye a medida que

aumenta su duración.

5. El coeficiente de escorrentía permanece constante en una cuenca para

todas las tormentas de diseño.

Coeficiente de Escorrentía (C).

Se define como el porcentaje de lluvia que aparece como escurrimiento directo.

Utilizaremos un coeficiente de escorrentía de 0.90 para la cuenca, por encontrarse

próxima al área urbana y ha sido intervenida por la actividad humana.

Coeficiente de rugosidad de Manning (n)

Se define dependiendo del tipo de superficie en contacto con el agua. Cuando se

traten de secciones construidas de hormigón, utilizaremos el valor de n = 0.013.

Para el cauce de la quebrada utilizaremos n = 0.025 que es el recomendado por el

MOP para cauce de tierra lisa con vegetación rasante.

Intensidad de Lluvia

Utilizaremos las fórmulas de Intensidad – Duración – Frecuencia (IDF),

recomendadas por el Ministerio de Obras Públicas (MOP), para la vertiente del

Pacífico del país, las cuales fueron desarrolladas de la recopilación de datos de

lluvia desde 1921 a 1972. De este estudio se generaron curvas (IDF), para

periodos de retorno de 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:25, 1:30, y 1:50 años, las mismas

continúan en uso (ver Gaceta Oficial No. 24,766)

i = K / (tc + b)

En donde:

i = intensidad de lluvia en pulgadas/hora

Tc = Tiempo de concentración en minutos

K y b = Constantes que dependen del periodo de retorno.

Periodo de Retorno (PR):

Se define como el tiempo promedio entre eventos que igualan o exceden una

magnitud específica. Por tratarse de una quebrada, el periodo de retorno utilizado

es de 1:50 años, que tiene valores de K y b de 370 y 33 respectivamente, por lo

tanto:

i = 370 / (tc + 33) pulg/hora

Tiempo de Concentración (tc)

Se define como el tiempo requerido para que escurra el agua, desde el punto más

distante de una cuenca, hasta el punto de control del flujo o caudal. Existen varias

fórmulas para calcular el tiempo de concentración, utilizaremos la presentada por

el Departamento de Caminos de California:

Tc = (0.8886*L3/H)0.385

En donde Tc = Tiempo de concentración en horas

L = Longitud del cauce principal en kilómetros

H= Diferencia de elevación o caída en metros

Área de drenaje:

La cuenca tributaria a un punto específico, se obtiene a partir de los planos de

configuración topográfica. Hemos determinado dos áreas de drenaje, una es la

que corresponde al punto de sección 1, es decir, en donde el camino intercepta la

quebrada y es el inicio o Estación 0k+000, y la otra se da en el punto

correspondiente a la sección 18, que es el punto en donde la quebrada abandona

el predio. Utilizamos la Hoja 4040 III serie E-762 impresa por el Instituto

Geográfico Nacional Tommy Guardia. Adjunto parte de esta hoja en escala

1:10000.

Cálculos Hidráulicos

Para una sección circular

Datos:

n=0.013

s=0.01

i=249.2 mmh

Adrenaje=3.6025Ha

c=0.90

QB>QACONDICION PARAQUECUMPLA

QA=CiA310

QA=(0.9)(249.2)(360.25)

360

QA=2.24m3

s

QB=1n∗A∗R

23∗S

12

¿ 10.013

(0.287)( 0.2870.6∗π

)23(0.01)

12

QB=0.614m3

s

0.60m

A=π4d2=π

4(0.602 )=0.2827m2

P .M=π∗d=π∗0.60=0.6 π

QB<QAHayquecambiar la dimension de latuberiao dividir endos omas tuberias

parad=0.90

QB=1n∗A∗R

23∗S

12

¿ 10.013

(0.6362)¿

QB=1.81m3

s <QA Localculamos parados tuberias de90

2∗Q90=3.62m3

s>QA Sí cumple

De utilizar una sección circular se deben utilizar dos tuberías de 90 cm

Conclusión

Para el caso de una tubería de 0.60 metros no cumple con el caudal que debería conducir razón por la que se usa una tubería de 0.90 metros y esta tampoco cumple, lo que hicimos fue utilizar dos tuberías para trasladar el caudal de las aguas que influyen en dicho caso.

0.90m

1 1

2

0.50m

Para una sección trapezoidal

Se debe cumplir la siguiente condición: Yn1m

≤0.80

QB=1n∗A∗R

23∗S

12 Qdiseño=1.25Q

A=¿2.8m3

s¿

2.8 = 10.025

∗(2Y N2 +0.5 yN)∗( 2Y N

2 +0.5 yN

0.5+2√5 y )23∗(0.01)

12

yN=0.40m como≤0.80 si cumple

2

Conclusión

La sección mínima debe ser de 0.50 metros de ancho, con taludes inclinados a

razón de 1:2. La h máxima es de 1 metro, y se recomienda que la elevación

mínima de los taludes debe ser 1.90 metros por encima del nivel máximo de

crecida, para garantizar que el caudal de la quebrada nunca desborde hacia los

lotes.