Caudales Maximos, Medios

Introducción.

La estimación de caudales máximos asociados a determinados periodos de retorno de diseño es fundamental en muchas aplicaciones de la ingeniería hidráulica.

En la determinación de valores extremos normalmente se estará en alguno de los siguientes escenarios.

Caso de un rio con registros de Qmax.

Caso de un rio sin registro de Qmax.

Método Directo

Este es un método hidráulico llamado de sección y pendiente, en el cual el caudal máximo se estima después del paso de una avenida, con base en datos específicos obtenidos en el campo. Los trabajos de campo incluyen:

1.- selección de un tramo del rio representativo, suficientemente profundo que contenga al nivel de las aguas máximas.

2.- levantamiento de secciones trasversales en cada extremo del tramo elegido, y determinar:

A1,A2 = áreas hidráulicas

P1,P2 = perímetros mojados

R1, R2 = radios hidráulicos

R_1= A_1/P_1

A=(A_1+ A_2)/2

R= (R_1+ R_2)/2

3.- Determinar la pendiente S de la superficie libre de agua con las huellas de la avenida máxima en análisis.

4.- Elegir el coeficiente de rugosidad n de Manning de acuerdo con las condiciones físicas del cause. (Cuadro 1)

Cuadro 1:

5.- Aplicar la fórmula de Manning

Q = caudal máximo, m3/s

n = coeficiente de rugosidad

A= área hidráulica promedio, m2

R = radio hidráulico promedio, m

S = pendiente, m/m

MÉTODOS EMPÍRICOS:

Existe una gran variedad de métodos empíricos que se derivan del método racional.

Debido a su sencillez los métodos empíricos tienen gran difusión, pero pueden involucrar grandes errores, ya que el proceso de escurrimiento es muy complejo como para resumirlo en una fórmula de tipo directo en la que solo intervienen el área de la cuenca y un coeficiente de escurrimiento.

Método Racional

El Método Racional es uno de los más utilizados para la estimación del caudal máximo asociado a determinada lluvia de diseño. Se utiliza normalmente en el diseño de obras de drenaje urbano y rural. Y tiene la ventaja de no requerir de datos hidrométricos para la Determinación de Caudales Máximos.

La expresión utilizada por el Método Racional es:

Dónde:

Q = caudal máximo, en m3/ s

C = coeficiente de escorrentía, que depende de la cobertura vegetal, la pendiente y el tipo de suelo, sin dimensiones

I = intensidad máxima de la lluvia, para una duración igual al tiempo de concentración, y para un período de retorno dado, en mm/hr

A = área de la cuenca, en has

Limitaciones del Metodo Racional:

Proporciona solamente un caudal pico, no el hidrograma de creciente para el diseño.

Supone que la lluvia es uniforme en el tiempo (intensidad constante) lo cual es sólo cierto cuando la duración de la lluvia es muy corta.

El Método Racional también supone que la lluvia es uniforme en toda el área de la cuenca en estudio, lo cual es parcialmente válido si la extensión de ésta es muy pequeña.

Asume que la escorrentía es directamente proporcional a la precipitación (si duplica la precipitación, la escorrentía se duplica también). En la realidad, esto no es cierto, pues la escorrentía depende también de muchos otros factores,

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