Las
dimensiones de las estructuras de drenaje deberán estar basadas en un cierto
caudal razonable de diseño, así como en las características del sitio ( Figura
I ).
FIGURA I
La determinación del caudal correcto de diseño
o de un valor razonable es de importancia fundamental, para que la estructura pueda
funcionar correctamente y para prevenir fallas en las estructuras.
Un caudal razonable de diseño se basa comúnmente en un
a tormenta que tiene una frecuencia de recurrencia (periodo
de retorno) de 20 a 100 años, dependiendo del tipo y valor de la estructura y
de los reglamentos locales. Cualquier alcantarilla tiene una capacidad de flujo
limitada que no debería excederse. Los puentes también tienen una capacidad
específica para la sección transversal de diseño, pero es generalmente grande. El
diseño de vados o cruces en estiaje se basa en estimaciones tanto de los
caudales mínimos como de los máximos para ese drenaje en particular, pero son
menos sensibles a las estimaciones del flujo. La mayoría de los métodos de
determinación del caudal implica la definición o estimación del área de
drenaje. Este trabajo usualmente se realiza mediante la delineación del área de
la cuenca de captación sobre un mapa topográfico (Figura II).
FIGURA II
Idealmente, deberían usarse mapas topográficos a una escala
de 1:10 000 o 1:20 000 para el diseño del proyecto de drenaje. Sin embargo, es
frecuente que en muchos países la escala del mapa más detallado disponible sea
de 1:50 000, por lo que este tipo de mapa debería emplearse.
Cuando menos debería usarse el llamado Método Racional, basado
en la precipitación pluvial, para determinar la descarga de pequeñas cuencas de
captación, con un área de
drenaje de no más de aproximadamente 120 hectáreas.
El metodo Talbot recurre directamente al Método Racional y
puede resultar útil para hacer una estimación preliminar del diámetro de tubería
necesario, en función del área de drenaje. Sin embargo, el Método Talbot no
toma en consideración la intensidad variable de la lluvia ni el periodo de
retorno, por lo que carece de precisión. En situaciones ideales se podrá contar
con métodos estadísticos basados en análisis de regresión de datos regionales
de flujo en arroyos o con datos reales de caudales en arroyos locales, y se podrá
usar esta información. En cuencas de captación extensas se puede contar con
datos específicos de estaciones de aforo, los cuales se podrían analizar estadísticamente
y usarse en el diseño hidráulico para determinar los caudales correspondientes
a distintos periodos de retorno. Las marcas de niveles altos del agua y las
mediciones de la geometría del cauce se pueden usar junto con la Fórmula de
Manning , para determinar la velocidad de flujo y por lo tanto el volumen de
flujo (descarga, o capacidad) a través del cauce para un cierto nivel máximo
del agua. Se puede recurrir a una gran variedad de métodos disponibles para el diseñador,
a fin de determinar los caudales de diseño. Se debería usar cuando menos un
método analítico e idealmente un par de métodos para comparar los resultados
entre sí y ganar confianza en sus valores del caudal de diseño. Los métodos típicos
de análisis para diferentes tamaños de cuencas de captación se muestran en la
Tabla I.
e Captación
Área de la Cuenca
|
Análisis Típico
|
equeña (hasta 120 ha ó 300acres)
|
Método Racional, Método de Talbot, Experiencia Local
|
Mediana (hasta 4,000 ha ó 10,000 acres)
|
Analisis de Regresión, Marcas de Niveles
Altos de Agua-Fórmula de Manning, Experiencia Local
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Grande (más de 4,000 ha)
|
Datos de Aforos en la Estación Hidrométrica,
Marca de Niveles Altos de Agua, Análisis
Estadísticos
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