ANALISIS DE TORMENTAS

ANALISIS DE TORMENTAS2010

TERCER TRABAJO ESCALONADOCURSO: HIDROLOGIA SUPERFICIALDOCENTE: ING. LUIS DE FRACESCH ORTIZALUMNOS: BAUTISTA AGUILAR, MAIRA (GRUPO A) ESTELA COTRINA, ALLEN (GRUPO B)VASQUEZ ZAMBRANO, JAVIER (GRUPO A)

II.- RESUMEN:El presente trabajo va se realizaremos el anlisis de una banda o curva de precipitacin marcada por un pluviografo, es decir realizaremos el anlisis de una tormenta.

En la primera parte del trabajo se dar algunos conceptos bsicos de lo relacionado con el anlisis de tormentas, tales como la intensidad, duracin, frecuencia, etc.

Luego realizaremos el anlisis para calcular las intensidades de lluvia as como tambin la intensidad mxima y su periodo de duracin.- Luego graficaremos estos datos, para obtener las graficas, tanto la de curva masa de precipitacin de la tormenta, como tambin el histograma de precipitacin.

Finalmente realizaremos el clculo de intensidades para distintos periodos de duracin partiendo de los datos ya procesados del pluviograma.

INTRODUCCIN

El estudio de fenmenos naturales son de suma importancia para la ingeniera, ya que su fuerza devastadora puede ser perjudicial para una obra de ingeniera, pero tambin, el estudio de estos fenmenos nos ayudar a analizar como aprovechar estos fenmenos a favor de la ingeniera, tal es el caso por ejemplo del caudal de un ro, de la posibilidad de establecer una hidroelctrica, el diseo de un puente, de disear un sistema de drenaje, etc.; es por eso que en el presente trabajo veremos como se realiza el anlisis de un fenmeno atmosfrico muy frecuente, una tormenta, calculando intensidades mximas para distintos periodos de duracin.

IV.- OBJETIVOS:

Analizar una tormenta a partir de una banda pluviogrfica y realizar el grafico de la curva masa de precipitacin.

Graficar el Hietograma de Precipitacin.

Determinar la intensidad mxima y su periodo de duracin.

Calcular las intensidades mximas para distintos periodos de duracin

Graficar la curva intensidad duracin Frecuencia (IDF).

V.- REVISIN DE LITERATURA.

1. ESTUDIO DE UNA TORMENTA

1.1. DEFINICIN:Se entiende por tormenta o borrasca, al conjunto de lluvias que obedecen a una misma perturbacin metereolgica y de caractersticas definidas,. De acuerdo a esa definicin, una tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y an das, y puede abarcar extensiones de terrenos muy variables, desde pequeas zonas, hasta vastas regiones.

1.2. IMPORTANCIA DEL ANLISIS DE LAS TORMENTAS:

El anlisis de las tormentas, esta ntimamente relacionado con los clculos o estudios previos, al diseo de obras de ingeniera hidrulica, como son: Estudio de drenaje. Determinacin de caudales mximos, que deben pasar por el aliviadero de una represa, o que deben encausarse, para impedir las inundaciones. 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 probable de la misma.

Se comprende que lo mejor seria disear una obra par la tormenta de mxima intensidad y de 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.- Entonces, en la prctica, no se busca una proteccin absoluta, sino la defensa contra una tormenta de caractersticas bien definidas, o de una determinada probabilidad de ocurrencia.1.3. ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL ANLISIS DE LAS TORMENTAS:Durante el anlisis de las tormentas hay que considerar:

a) La Intensidad.- Es la cantidad de agua cada por unidad de tiempo.- Lo que interesa particularmente de cada tormenta, es la intensidad mxima que haya presentado, ella es la altura mxima de agua cada por unidad de tiempo.- De acuerdo a esto la intensidad mxima se expresa as.

..(01) (Referencia 01- pag87)Donde:imx = intensidad mxima, en mm/h.P = precipitacin en altura de agua, en mm.T = tiempo en horas.

b) La duracin.- Corresponde al tiempo que transcurre entre el comienzo y el fin de la tormenta.- Aqu conviene definir el periodo de duracin, que es un determinado periodo de tiempo, tomado en minutos u horas, dentro del total que dura la tormenta.- Tiene mucha importancia en la determinacin de intensidades mximas.

c) La frecuencia.- Es el nmero de veces que se repite una tormenta, de caractersticas de intensidad y duracin definidas en un periodo de tiempo ms o menos largo, tomado generalmente en aos.

d) Periodo de retorno.- Intervalo de tiempo promedio, dentro del 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:

(02)(Referencia 01 pag 88)1.4. HIETOGRAMA Y CURVA MASA DE PRECIPITACIN:

La intensidad de la precipitacin, vara en cada instante durante el curso de una misma tormenta, de acuerdo a las caractersticas de esta.- Es absolutamente indispensable, cuando se hace el anlisis de las tormentas, determinar estas variaciones, por que de ellas dependen muchas de las condiciones, que hay que fijar para las obras de ingeniera hidrulica, para las que se hacen principalmente esta clase de estudios.- Esto se corrige mediante dos grficos: el hietograma y la curva masa de precipitacin.

Hietograma:

Es un grfico de forma escalonada como un histograma, que representa la validacin de la intensidad expresada en mm/h de la tormenta, en el transcurso de la misma, expresada en minutos u horas.

Matemticamente un hietograma representa la relacin:

.(03)(Referencia 03 pag 89)Donde:i = intensidadp = precipitacint = tiempo

Curva masa de precipitacin:

La curva masa de precipitacin, es la representacin de 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.Matemticamente la curva masa de precipitacin, representa la funcinP = f(t) expresada por:

..(04)(Referencia 04 Pag 91)que se reduce a la ecuacin:

1.5. PROCESO PARA EL ANLISIS DE UNA TORMENTA REGISTRADA POR UNA PLUVIOGRAMA:

Para realizar el anlisis de una tormenta, registrada por un pluviograma, hacer lo siguiente:

1.- Conseguir el registro de un pluviograma.2.- Realizar una tabulacin con la informacin obtenida del pluviograma, donde sus columnas son:

(1) Hora: se anota las horas en que cambia la intensidad, se reconoce por el cambio de pendiente, de la lnea que marca la precipitacin.(2) Intervalo de tiempo: es el intervalo de tiempo entre las horas de la columna (1).(3) Tiempo acumulado: es la suma sucesiva de los tiempos parciales de la columna (2).(4) Lluvia parcial: es la lluvia cada en cada intervalo de tiempo.(5) Lluvia acumulada: es la suma de las lluvias parciales de la columna (4).(6) Intensidad: es la altura de precipitacin referida a una hora de duracin, para cada intervalo de tiempo.- Su clculo se realiza mediante una regla de tres simple, obtenindose:

..(05)(Referencia 05 Pag 91)VI .- MATERIALES Y METODOLOGA:

A) Materiales:

Pluviograma, o curva de precipitacin de una tormenta.

B) Metodologa:

La metodologa usada fue prcticamente analizar los conceptos de los parmetros y con las datos obtenidos del pluviograma calcular las intensidades y luego realizar la grfica de la curva masa de precipitacin como tambin el del hietograma.

Para este trabajo su uso en la mayor parte ayudas computacionales, principalmente Excel.

VII.- RESULTADOS Y DISCUSIN:

1.- Anlisis del pluviograma de una tormenta:

HoraLluvia Acumulada(mm)Intervalo de Tiempo(min)Tiempo Acumulado(min)LluviaParcial(mm)Intensidad(mm/h)

07:00

10:20120020010.30

10:402.5202201.54.50

12:252.510532500.00

12:459.8203457.321.90

13:4011.85540022.18

14:4013.7604601.91.90

15:4013.9605200.20.20

16:0014.7205400.82.40

17:3514.79563500.00

17:5015.2156500.52.00

07:0015.2790144000.00

ANALISIS DE TORMENTAS

12

1.3.- Clculo de intensidades mximas para distintos periodos de duracin:a) Para 5 y 10 minutos:

b) Para 30 minutos:

c) Para 60 minutos:

d) Para 120 minutos:

e) Para 240 minutos:

VIII.- CONCLUSIONES Y RECOMENDASIONES:

Conclusiones:

Se logr realizar el grafico de la curva masa de precipitacin, as como tambin el del hietograma

Como podemos ver la intensidad mxima de la tormenta es 21.9 mm/h y se presenta por un periodo de duracin de 20 minutos.

Podemos observar que cuando mayor es el tiempo de duracin menor es la intensidad de la lluvia.

Recomendaciones:

En lo posible usar softwares para realizar los clculos ya que nos facilitan el trabajo adems que nos ayudan a tener mas precisin.

IX.- BIBLIOGRAFA:

1. Mximo Villn Vejar / Hidrologa / Editorial Villn / 2 Edicin / Lima Per /Febrero del 20022. Oswaldo Vera Ortiz / Hidrologa de Superficie / Per 19943. Apuntes de Clase.