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CAPTULO1. LAEROSIN CONCEPTOSBSICOS 33

TABLA 1.2 Coeficientes de escorrenta C para su utilizacin con el mtodo racional (Williams, 2001)

Perodo de retorno (aos)Caractersticas de

la superficie

Pendiente

% 2 5 10 25 50 100 500

Coeficiente de Escorrenta C

Asfalto 0.73 0.77 0.81 0.86 0.90 0.95 1.00

Concreto y techos 0.75 0.80 0.83 0.88 0.92 0.97 1.00

0 a 2 0.32 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.58

2 a 7 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.61

Pastos y parques

con 50% de

cobertura Ms de 7 0.40 0.43 0.45 0.49 0.52 0.55 0.62

0 a 2 0.25 0.28 0.30 0.34 0.37 0.41 0.53

2 a7 0.33 0.36 0.38 0.42 0.45 0.49 0.58

Pastos y parques

con 50 a 75% de

cobertura Ms de 7 0.37 0.40 0.42 0.46 0.49 0.53 0.60

0 a 2 0.21 0.23 0.25 0.29 0.32 0.36 0.49

2 a7 0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.56

Pastos y parques

con ms del 75%

de cobertura Ms de 7 0.34 0.37 0.40 0.44 0.47 0.51 0.58

0 a 2 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.57

2 a7 0.35 0.38 0.41 0.44 0.48 0.51 0.60

Tierra cultivada

Ms de 7 0.39 0.42 0.44 0.48 0.51 0.54 0.61

0 a 2 0.22 0.25 0.28 0.31 0.35 0.39 0.48

2 a7 0.31 0.34 0.36 0.40 0.43 0.47 0.56

Bosques

Ms de 7 0.35 0.39 0.41 0.40 0.48 0.52 0.58

1.3.3 METODOLOGIAS PARA EL

CALCULO DEL CAUDAL

Una vez determinadas las caractersticas de la cuenca,analizada la hidrologa y determinado el perodo de

retorno, se puede calcular el caudal de diseo para laestructura a disear.

Existe para ello una gran cantidad de mtodos perosolo se resumen algunos de los ms importantes.

Mtodo racional

El mtodo racional es una frmula emprica muysencilla, con la cual se puede aproximar el caudal deuna creciente sobre la base de una intensidad de lluviapromedio en milmetros por hora, para unadeterminada frecuencia y por un tiempo igual al del

tiempo de concentracin de la corriente. Aunque encuencas de gran rea el mtodo puede dar valoresimprecisos, algunos autores (Geotechnical ControlOffice, 1979), aseguran que el mtodo da resultadossatisfactorios en reas pequeas. Algunas entidades(AASHTO, 1999) recomiendan limitar el uso del mtodoracional a cuencas hasta de 80 hectreas.

Este mtodo se utiliz con xito en el diseo de obraspara el control de la erosin en Bucaramanga(Colombia) y aunque da valores relativamenteconservativos, estos representan un factor de

seguridad muy importante en el diseo de obras decontrol de erosin, en donde se debe disear paracaudales mximos probables, con el objeto degarantizar una vida til de las obras.

De acuerdo con la frmula racional:

AICQ ..

Donde:

Q = Caudal en volumen / tiempo.A = Area de drenaje.C = Coeficiente de Escorrenta (Ver tabla 1.2).I = Intensidad de la lluvia en altura de agua por

tiempo, para una duracin igual al tiempo deconcentracin de la cuenca y para un perodode retorno determinado.

Coeficiente de Escorrenta

El coeficiente de escorrenta es funcin del tipo delsuelo, de la permeabilidad de la superficie del terreno,de la pendiente y del tipo de cobertura vegetal. Paradeterminar el valor del coeficiente de escorrenta sepresenta el criterio utilizado en Texas (Williams, 2001)

Para diseo de obras de control de escorrenta entaludes se recomienda un valor de C igual a 1.0(Geotechnical Control Office, 1979). La utilizacin deeste valor ayuda a que el sistema de drenaje poseaun factor de seguridad adecuado.

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Intensidad de la lluvia

La intensidad de la lluvia se puede determinar con lascurvas de intensidad - duracin frecuencia, deaguaceros equivalentes en funcin del perodo deretorno (Figura 1.13).

Algunas reas del pas cuentan con instrumentacinhidrolgica suficiente para elaborar estas curvas opueden emplearse curvas de cuencas aledaas quetengan el mismo ambiente de lluvias.

Perodo de retorno

El perodo de retorno a utilizar en el anlisis depende

de la vida til requerida para la estructura. El perodode retorno debe ser muy superior a la vida til esperadade la estructura a disear.

Mtodo del hidrograma unitario

Existe una gran cantidad de mtodos que utilizan elcriterio del hidrograma unitario, los cuales serecomienda consultarlos en los textos de hidrologa.La mayora de estos mtodos se trabajan utilizandoprogramas de computador o Software.

120

Tr = 20 aos

Tr = 100 aos

Tr = 75 aos

Tr = 50 aos

Tr = 30 aos

Tr = 10 aos

Tr = 5 aos

80 100

Tr = 2 aos

604020

500

350

300

400

150

100

200

250

0

0

50

450

Curvas de intensidad - Frecuencia - DuracinEstacin Aguazul - Piedemonte LLanero Colombiano

Altitud 400 m.s.n.m. (GRADEX Ltda.)

DURACIN (min.)

FIGURA 1.13 Curvas intensidad- frecuencia- duracin en el Piedemonte llanero Colombiano.

Utilizacin de Software

Hasta el momento se han desarrollado una grancantidad de paquetes de software para el anlisishidrolgico de corrientes. Entre otros se mencionanlos siguientes programas:

HYDRAIN (Federal Highway Administration)

HEC (U.S. Army corps of engineers)

NRCS-TR (National resource conservation service)

SWMM (Stormwater management model)

HSP (Stanford watershed model)

Penn State Urban Runoff Model

MITCAT (Massachusetts Institute of Technology)

STORM(U.S,. Army Corps of Engineers)ILLUDAS (Illinois State Water Survey)

DAWDY (U.S. geological survey)

Y deben aparecer nuevos programas en el futuro.

Estos programas de computador permiten utilizarvarios mtodos, los cuales deben escogerse deacuerdo a la aplicabilidad del modelo y a ladisponibilidad de la informacin requerida. Algunosde estos programas se pueden obtener gratuitamente