cap 4 funcionamiento del sistema natural de desagÜes

Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages

4.- FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA NATURAL DE DESAGES

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Ing Roberto J. R. Planells y Asociados ConsultoresTelfax 0387 4904932 Cel 3874029698 [email protected] Alsina 975 - Salta e-mail


La fraccin donde se desarrollar el proyecto correspondiente a la Urbanizacin Privada Finca La Montaa se caracteriza por ser un espacio predominantemente plano, con pendientes relativamente uniformes hacia los colectores principales, tal como se ha descripto en los puntos anteriores y puede apreciarse en los planos de curvas de nivel. En consecuencia, el escurrimiento superficial de los excedentes precipitados se orienta rpidamente hacia dichos colectores, no generando reas con retenciones en superficie que superen la duracin del tiempo de precipitacin directa (ver registro fotogrfico).1.

DESAGES HACIA LOS COLECTORES NATURALES

Toda la fraccin comprendida al Sur de la Avenida de Acceso, identificada en la Foto 4.1 con el color amarillo, descarga los aportes pluviales en el Colector Suroeste, en tanto que el resto de la superficie, descarga en el Colector Este, en las direcciones y lugares principales identificados con las flechas negras.

Escurrimientos alctonos (pasan RP N 28) Colectores naturales Escurrimientos hacia el Colector Suroeste

Foto 4.1 Descargas pluviales en los colectores naturales

Independientemente de ello, en ocasin de lluvias intensas se ha observado que una parte de los escurrimientos superficiales paralelos a la RutaCaptulo 4 Pgina 2 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages Provincial N 28, ingresan en el punto indicado con la flecha roja, a travs de la pirca de piedras que limita la propiedad. La mayor parte de los escurrimientos que llegan al Colector Suroeste tiene su origen en la cuneta lateral Este de la Ruta Provincial N 28, en tanto que los mayores aportes al Colector Este se originan en la red de desages de la vertiente occidental de las Lomas de Medeiros (ver registro fotogrfico). El lmite suroeste de la fraccin constituye una divisoria de aguas hacia otro colector, como se observa con la flechas grises en la foto 4.1

2.

PERMANENCIA DE AGUA EN SUPERFICIE

No se ha observado la permanencia de aguas precipitadas sobre el terreno natural con posterioridad a la finalizacin de las lluvias cuando stas han sido de una intensidad importante como las registradas en la ltima semana de enero y primera de febrero de 2.010 (si bien no se dispone de datos oficiales en San Lorenzo, se estima que la intensidad fue del orden de los 35 a 50 mm/h con duraciones de entre 1 y 2 horas) Cuando la capacidad de infiltracin de los suelos es superada por las precipitaciones registradas en el perodo mencionado, se observa que a los 30 minutos comienzan los escurrimientos superficiales en el interior de la fraccin, producindose los mismos en las direcciones y lugares indicados por las flechas negras en la foto 4.1, cuando se orientan al cauce del Colector Este, en tanto que lo hacen en forma mantiforme laminar hacia el Colector Suroeste, salvo los escurrimientos concentrados que se indican en este caso con las flechas amarillas Como excepcin se han observado dos pequeos sectores de la fraccin donde se acumula agua de lluvias en oportunidad de precipitaciones de larga duracin y/o elevada intensidad. Los lugares detectados se encuentran en la zona parquizada y corresponden a un espacio de aproximadamente 100 m2 ubicado sobre margen derecha del Colector Suroeste a la altura del puente peatonal existente; el otro sector se ubica en el extremo Noreste de la fraccin, en el lugar donde el Colector Este recibe los aportes espordicos de un cauce que drena la propiedad ubicada al norte de la fraccin en estudio, ocupando en este caso una superficie de aproximadamente 50 m2. En ambos casos la retencin de agua es de muy bajo tirante, no superando los cinco centmetros. Se ha observado que aproximadamente entre 3 y 5 horas despus de finalizada la precipitacin, las retenciones desaparecen, aclarando que la observacin de campo se hizo cuando persista una cobertura total de nubes por lo cual y en funcin de la hora (alrededor de las 19.00 hs) y la elevada tasa de humedad relativaCaptulo 4 Pgina 3 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages ambiente, la nica prdida considerada es por infiltracin dada la casi nula probabilidad de evaporacin. Un aspecto importante a considerar es que la fraccin en su conjunto tiene un 65 % de cobertura arbrea de gran porte y con especies de elevado uso consuntivo (alamedas, araucarias, etc.) lo cual le otorga al terreno un coeficiente de intercepcin y retardo que acta a favor de la disminucin de los escurrimientos superficiales y un incremento de las prdidas por infiltracin y evapotranspiracin.

3.

CAPACIDAD DE TRANSPORTE EN LOS COLECTORES NATURALES

Como se puede apreciar en las fotos de imgenes satelitales y en el registro fotogrfico, los colectores naturales tienen suficiente capacidad para evacuar las mximas precipitaciones que se registran en las respectivas cuencas de aporte. Para determinar esa capacidad se han calculado los aportes externos a la fraccin, que ingresan a estos colectores, a los cuales a su vez se han sumado los originados en la precipitacin directa sobre la misma y se consider la alternativa de ocurrencia conjunta de los mximos aportes externos e internos. Se recurri al mtodo expeditivo para calcular los aportes externos al rea estudiada, mediante la determinacin in situ de la velocidad de escurrimiento y las secciones de paso con sus respectivos tirantes en la situacin ms desfavorable ocurrida el da 31 de enero de 2.011. Estos valores se verificaron por la frmula emprica simplificada de Talbot, a la cual se considera suficientemente adecuada a los fines de este trabajo La cuantificacin de los aportes por precipitacin directa se calcul con igual criterio. En base a la curvas de nivel y dems datos del relevamiento planialtimtrico realizado en toda la fraccin, se determin la orientacin y recorrido de los excedentes escurridos hacia los colectores naturales, lo cual fue verificado y ajustado mediante las observaciones de campo en los das de lluvias intensas (enero y febrero de 2.011). Con los valores antes obtenidos, fue evaluada la capacidad de transporte de los colectores. Para verificarlo se utiliz el mtodo racional aplicando la frmula de Manning y utilizando una combinacin de coeficientes de Ven Te Chow, del USIC del USWB. Finalmente se verific la capacidad de transporte de los colectores, mediante determinacin de las secciones de control mediante la ejecucin de perfiles transversales, controlando que las reas ocupadas por el flujo estn por debajo de los niveles de derrame lateral hacia ambas mrgenes.



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages En el Anexo 4.1 se vuelcan todos estos valores y se comparan los caudales aportados a cada colector versus los caudales mximos de transporte que permitiran los colectores naturales en las secciones de control seleccionadas (dos por colector y una luego de la confluencia de ambos y antes de salir de la fraccin estudiada. Para ello se han confeccionado los perfiles longitudinales de cada uno de los escurrimientos principales y se elaboraron los perfiles transversales de cada colector, obteniendo el permetro mojado en secciones consideradas crticas. Quedaron as determinadas las alturas mximas utilizadas para evaluar la conveniencia o necesidad de obras, que se plantean en los captulos de Conclusiones y Recomendaciones. Los planos correspondientes al relevamiento planialtimtrico con curvas de nivel equidistancia 0.25 m al igual que los perfiles transversales y longitudinales se encuentran en el Captulo Documentacin Grfica de este Informe. Independiente de ello y en base a datos elaborados anteriormente, se han calculado las curvas IDR para el colector principal de este sistema, el Ro Arias Arenales, utilizando las estaciones pluviomtricas de Finca Las Costas, San Lorenzo, Yanacones y otras que rodean a la fraccin en estudio, permitiendo una adecuada utilizacin de los resultados obtenidos en trabajos de mayor precisin a la de ste. La metodologa utilizada y los valores de clculo, al igual que dichos resultados, se han incorporado como Anexo 4.2 a fin de ser utilizados como referencia para estudios posteriores, en caso de ser requeridos.




ANEXO 4.1Verificacin Expeditiva de capacidad de transporte y caudales mximos probables en colectores de la Urbanizacin




Para verificar en forma expeditiva los caudales que pueden transportar los colectores naturales que limitan por el Sur y el Este la fraccin en estudio, se ha utilizado la siguiente metodologa:

Clculo de los aportes que el colector transporta desde aguas arriba y que ingresan al rea estudiada; Clculo de los aportes producidos por precipitacin directa sobre el rea estudiada y que son captados por el colector; Clculo de la capacidad de transporte del colector en secciones crticas predeterminadas, adoptadas como seccin de control. De stas, la ltima corresponde al punto de evacuacin hacia aguas abajo de la fraccin estudiada.

Las secciones de control han sido predeterminadas en funcin de las caractersticas de los colectores, observando durante los perodos de lluvias intensas el comportamiento de los mismos.

SC3

SC1

SC

SC

SC 5



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesFoto 4.2 Ubicacin de las secciones de control predeterminadas

La foto anterior muestra la ubicacin de las secciones de control predeterminadas en ambos colectores y aguas abajo de la unin de los mismos.1.

Colector Suroeste

Este colector que se activa durante los perodos de lluvia como desage de excedentes pluviales y luego como dren del perfil saturado de los suelos del rea de aporte, normalmente permanece inactivo desde julio/agosto hasta el inicio de las lluvias, cosa que ocurre normalmente hacia la segunda quincena de noviembre. Desde el mes de diciembre, o cuando los suelos llegan a capacidad de campo (saturacin base del perfil), retoma su condicin de efluente con la captacin de drenajes sumando la descarga de excedentes. El ingreso de aguas a este colector dentro de la fraccin se produce cuando excedentes de fundos superiores son derivados hacia el Suroeste. El ms importante lo hace tras superar la Ruta Provincial N 28 mediante la alcantarilla que se aprecia en la foto 4.1 y en el Registro Fotogrfico (ver tambin Captulo 1 punto 4.1 anterior). Mayor detalle de la ubicacin de esta alcantarilla se observa en la foto 4.3 siguiente:Alcantarilla sec RP N 28 Senda peatonal Cuneta

Alcantarilla ppal



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesFoto 4.3 Aportes al Colector Suroeste

Esta alcantarilla tiene dos tramos con una seccin transversal total de 5,10 m2 pero se encuentra limitada en su capacidad de paso por otra perteneciente a la senda peatonal ubicada inmediatamente aguas arriba que tiene una seccin transversal de 3.60 m2 que acta como retencin en perodos lluvias intensas, derivando parte de los aportes hacia otras fracciones ubicadas ms al sur y retardando el ingreso al rea estudiada. Otros excedentes originados en fundos superiores ingresan a este Colector por la canalizacin lateral Sureste de la RP N 28 que pasan a travs de otra alcantarilla de menores dimensiones que la anterior, ubicada ms al norte (ver foto 4.3 y Registro Fotogrfico). Independiente de ellos, un sifn que slo aporta aguas de una acequia originalmente destinada a riego, deriva un caudal que por su magnitud relativa no es tenido en cuenta. A fin de facilitar la interpretacin e individualizacin de aportes que se determinan en el punto siguiente, se identifica como alcantarilla principal a las dos primeramente mencionadas (las secuenciadas de 3.60 m2 y de 5,10 m2), en tanto que se identificar como alcantarilla secundaria a la mencionada en el prrafo anterior. En funcin de las dimensiones y caractersticas hidrulicas de las mismas, se puede determinar que en condiciones de mxima capacidad de aporte al Colector Suroeste, en el caso de ocurrir la superposicin de picos, se podran presentar los siguientes caudales:1.1 Alcantarilla principal

Este paso de agua se encuentra condicionado y limitado en su capacidad por la alcantarilla de aguas arriba que es la de menor seccin transversal. Como ya se expres.1.1.1 Alcantarilla de aguas arriba, bajo la senda peatonal

Las dimensiones de la misma son: Ancho: b = 2.00 m Alto: H = 1.80 m Largo: l = 2.00 m Velocidad mxima medida en pico:

v=

1.50 m/seg

Esta alcantarilla est atravesada por un cao camisa de 400 mm a 50 cm de la base que acta como interferencia del flujo pero especialmente como retencin de restos vegetales que arrastra el agua en los momentos de creciente. En estas circunstancias, se observ que la mayor retencin se produce en el interior de la parcela ubicada al Oeste de la alcantarilla; por este motivo seCaptulo 4 Pgina 9 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages observ que, durante el pico de lluvias, derivaba aguas hacia la cuneta occidental de la RP N 28. No obstante esta alcantarilla trabaj ahogada con una carga variable entre 0.05 y 0.15 m durante dos horas aproximadamente, hasta que se inici la rama descendente del hidrograma. Normalmente trabaja con un tirante por debajo de H que, en las lluvias de enero y febrero pasado, oscil entre 0.80 y 1.65 m. tirante mximo medido el 31/01/2011: hM = 1.80 m se adopta un tirante medio mximo de: hm = 1.65 m La capacidad de transporte con los valores anteriores, calculada expeditivamente es de: Q = b * hm * v = 4.95 m3/s Verificacin por frmulas empricas simples Frmula de TALBOT Esta frmula emprica se basa exclusivamente en datos de superficie de la cuenca de aporte, por cuanto considera que el Qmax se presenta con toda la cuenca ya saturada y contemplada sta situacin en el coeficiente C de Talbot que se adopta en cada caso. Es conveniente recalcar que a los fines de obtener la aproximacin requerida por este trabajo, la aplicacin de esta metodologa se la considera adecuada siempre que los mrgenes de seguridad sean apropiados y los riesgos de error no impliquen mayores consecuencias. No obstante, en caso de requerirse obras de control y/o de manejo de los excedentes, se debern verificar los resultados por mtodos de precisin acorde al objeto. Esta frmula permite determinar la seccin de paso necesaria en la alcantarilla, conociendo:

Superficie m 160 Ha Coeficiente C 0.33

de

aporte

externo =

de

escorrenta

de

Talbot =

A = 0.18277 * C * (m^3)^(0.25);Captulo 4 Pgina 10 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages A = rea (seccin hidrulica) o tamao de la alcantarilla en m2; A = 0.18277*0.33*(160^3)^(0.25) A = 0.0603141*4096000^(0.25) A = 0.0603141*44.988 = 2.71 m2FUENTE: LHUMSS, "Vas de comunicacin" Ed. Crespo (Madrid) 2.008

La Asociacin Espaola de Carreteras (AEC) aconseja multiplicar este valor por un coeficiente de seguridad variable entre 1.10 y 1.50 cuando la informacin hidrometeorolgica de base es insuficiente o poco confiable. En este caso se adopta el valor 1.35. La seccin de la alcantarilla existente para la altura determinada anteriormente (medida en pico) es hm = 1.65 con la cual la seccin transversal es 3.30 m2, que resulta mayor a la requerida por esta frmula y ligeramente menor (10.6 %) a la aconsejada por la AEC (2.71 m2 * 1.35 = 3.65 m2). Se satisface la verificacin por Talbot.1.1.1 Alcantarilla de aguas abajo, bajo la RP N 28

Las dimensiones de la misma son: Ancho: b = 3.40 m Alto: H = 1.00 m Largo: l = 6.40 m Pendiente de la solera: hz = 5 % Velocidad mxima medida en pico:

v =

3.2 m/seg

La pendiente de la solera (equivalente al desnivel entre entrada y salida = 30 cm) estara incrementada por la deposicin de material en la boca de ambos tramos, lo que implica una pendiente del fondo activo de 8 %. Esto justifica la elevada velocidad medida que se aprecia en el registro fotogrfico. Normalmente trabaja con un tirante por debajo de H, que en las lluvias de enero y febrero pasado oscil entre 0.15 y 0.45 m. Segn informes de residentes en la zona, esta alcantarilla nunca trabaj ahogada, salvo en algunos casos en que el material vegetal de arrastre originado por podas en propiedades de aguas arriba, provoc tal situacin al obstruir el paso normal del agua.

tirante mximo medido el 31/01/2011: se adopta un tirante medio mximo de:

hM = 0.45 m hm = 0.45 m



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages La capacidad de transporte con los valores anteriores, calculada expeditivamente es de: Q = b * hm * v = 4.896 m3/s La verificacin aproximada usando la Frmula de Talbot nos indica la necesidad de una luz de alcantarilla sensiblemente menor a la disponible (2,71 m2 contra 3.40 m2 respectivamente). Se satisface la verificacin por Talbot.1.1 Alcantarilla secundaria

Las dimensiones de la misma son: Ancho: b = Alto: H = Tirante = H (trabaja ahogada) Largo: l = Velocidad mxima medida en pico:

1.00 m 1.50 m hm = 6.40 m

1.50 m v= 1.20 m/seg

Se nos ha informado que la situacin de ahogo verificada el da 31 de enero de 2.011 se ha producido en otras oportunidades como consecuencia del arrastre de material vegetal que trae el escurrimiento superficial proveniente de fracciones ubicadas entre el pedemonte de las Serranas de Lesser y la RP N 28 (ver foto 4.1 y registro fotogrfico). La capacidad de transporte con los valores anteriores, calculada expeditivamente por el mtodo anterior, es de: Q = b * hm * v = 1.800 m3/s

Verificacin por frmulas empricas simples Frmula de TALBOT Los valores de aplicacin para la cuenca de aporte en este caso son (ver foto 4.1)

Superficie m 16 Ha

de

aporte

externo =




Coeficiente C 0.33

de

escorrenta

de

Talbot =

A = 0.18277 * C * (m^3)^(0.25); A = rea (seccin hidrulica) o tamao de la alcantarilla en m2; A = 0.18277*0.33*(16^3)^(0.25) A = 0.0603141*4096^(0.25) A = 0.0603141*44.988 = 0.48 m2 La seccin de la alcantarilla existente para la altura determinada anteriormente (medida en pico) es hm = 1.50 con la cual la seccin transversal es 1.5 m2, que resulta mayor a la requerida por esta frmula tanto como a la aconsejada por la AEC (0.48 m2 * 1.35 = 0.65 m2). Satisface la verificacin por Talbot. De esta forma el aporte total de aguas externas que ingresan a la fraccin estudiada por el colector Noroeste sera de: A) Segn medicin el 31 de enero de 2.011 por la alcantarilla principal m3/s por la alcantarilla secundaria m3/s TOTAL m3/sB) Verificacin por Talbot Por la alcantarilla principal

4.95 1.80 6.75

4.90 0.48 4.38

m /s Por la alcantarilla secundaria m3/s TOTAL m3/s

3

La Frmula de Talbot, si es afectada por el coeficiente de seguridad aconsejado por la AEC, ubicara a los aportes externos en un valor similar a los medidos in situ.Captulo 4 Pgina 13 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages En consecuencia, se adopta como valor de referencia para calcular los aportes externos un caudal mximo de: 7.50 m3/s aportes externos al colector Suroeste 1.1 Aportes por precipitacin directa sobre la fraccin La parte del rea estudiada que aporta sus excedentes pluviales al Colector Suroeste es la que se identifica con el color amarillo en la foto 4.1 precedente. Por aplicacin de la metodologa convencional de considerar a toda el rea aportando en forma conjunta (una vez superada la capacidad de almacenamiento de los suelos) resulta:

Superficie aportante: S = 113.500 m2 Altura precipitada: p = 50 mm Tiempo de saturacin del perfil: t = 60 min Caudal total aportado en pico: Q = 1.576 m3/s

Los puntos donde se produce la descarga principal sobre el colector son coincidentes con las secciones crticas identificadas como SC 1 y SC 2 en la foto 4.2 anterior, que tienen una participacin porcentual de la superficie aportante equivalente al 65 % y 35 % respectivamente. 1.1 Aportes totales Los caudales totales que deben ser evacuados a travs del colector Suroeste en las condiciones de pico calculadas para las secciones crticas resultan: En la SC 1 Por aporte externo a la fraccin: m3/s Por aporte interno de la fraccin: m3/s Total en SC 1: m3/s En la SC 2 Por aporte desde SC 1: m3/s Por aporte interno de la fraccin: m3/s Total en SC 2: m3/s

Qe1 = Qi1 Qt1 = =

7,500 1,025 8,525

Qe2 = Qi2 Qt2 = =

8,525 0,551 9,076




1.1 Verificacin aplicando la frmula de Manning La aplicacin de la frmula de Manning para calcular el movimiento del agua en conductos abiertos sometidos a presin atmosfrica es, entre los mtodos estandarizados, la de mayor uso y confiabilidad para este nivel de estudios.Q = (1/n)*S * R2/3 * J1/2

Q n S p

es el caudal, en m3/s es el coeficiente de rugosidad del cauce es el rea de lo seccin de la corriente, en m2 es el permetro mojado correspondiente al mximo nivel de agua, en la Seccin crtica elegida, expresado en m es la pendiente de la lnea de carga, que se asimila a la del eje del escurrimiento (i es la pendiente media del tramo considerado).

R = S/p es el radio hidrulico, en m

J

El coeficiente de rugosidad n (o coeficiente de Manning) adoptado para este colector difiere segn el tramo considerado; hasta la SC 1 se toma el valor n = 0,040 en tanto que desde SC 1 hacia aguas abajo se tom el valor n = 0,035. En SC 1 Se adopta el perfil transversal 7 (PT 7) en el plano de curvas de nivel. Del perfil longitudinal (PL 1) entre los PT 1 (1.356,38) y PT 7 (1.344,76), para una distancia de 350 m (ver Documentacin Grfica), se adopta una pendiente media de 3.32 %. Para determinar la altura de escurrimiento, se despeja R de la frmula anterior: (S/p)2/3 = Q* n/(S*J1/2) de donde se verifica que, adoptando un tirante h = 1.20 m, nos queda:

S = 3.24 m2 p = 7.26 m R = 0.4463

El caudal transportado en estas condiciones resulta: Q t1c = 25 * 3.24 * 0.5840 * 0.1822Captulo 4 Pgina 15 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages Q t1c = 8.619 m3/s Por lo tanto la seccin transversal SC 1, se satisface la capacidad mxima de transporte requerida (Qt1 = 8,525 m3/s) ya que resulta menor a la calculada (Q = 8,619 m3/s). En SC 2 Se adopta el perfil transversal 13 (PT 13) en el plano de curvas de nivel; del perfil longitudinal (PL 1) entre los PT 7 (1.344,76) y PT 13 (1.340,20), para una distancia de 300 m (ver Documentacin Grfica), se adopta una pendiente media de 1.52 %. El coeficiente de rugosidad que se adopt para este tramos es n = 0,035. Siguiendo la metodologa aplicada en la SC 1 y para un tirante h = 1.20 m nos queda:

S = 4.84 m2 p = 9.47 m R = 0.5111

El caudal transportado en estas condiciones resulta: Q t2c = 28.571 * 4.84 * 0.6392 * 0.1233 Q t2c = 10.899 m3/s Por lo tanto la seccin transversal SC 2, satisface la capacidad mxima de transporte requerida (Qt2 = 9.076 m3/s) ya que sta resulta menor a la calculada (Q t2c = 10.899 m3/s).

1. Colector Este Las aguas precipitadas al Norte de la fraccin estudiada, as como las ubicadas en la vertiente occidental de las Lomas de Medeiros, evacuan sus excedentes a lo largo de la base de estas lomadas, tal como se aprecia en las distintas fotos de los captulos anteriores. La superficie que aporta a este colector es de 135 Ha de las cuales 86 Ha corresponden a las Lomas de Medeiros. Este colector tiene iguales condiciones de funcionamiento que el anterior, con la nica diferencia que las condiciones geomorfolgicas de su rea de aporte genera un tiempo de concentracin mucho menor al estar el terreno natural con mnima cobertura herbcea y casi nula arbustiva y arbrea; tambin la curva de agotamiento tiene mayor pendiente y por ello el tiempo base del hidrograma es relativamente corto (no supera en general las 12 horas). La consecuencia de esto es un flujo de mayorCaptulo 4 Pgina 16 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages capacidad erosiva y capacidad de arrastre de material de fondo con un fuerte ataque a la margen izquierda La margen derecha, correspondiente a la mayor superficie del rea estudiada, no tiene problemas ni riesgos de erosin por el hecho de haber sido adecuadamente protegida con una densa cortina de caa bamb (tacuara). Los aportes de precipitaciones locales que recibe el colector se producen como consecuencia de los excedentes no infiltrados en las reas de parque ubicadas al Norte y al Este de la fraccin. El rgimen impermanente de este colector, est dado por las caracterstica de los suelos que se corresponden a perfiles de mnima capacidad de retencin (arcillas de las Lomas de Medeiros) y rpida saturacin en los suelos de las reas parquizadas, todo lo cual origina tiempos de concentracin mnimos, actuando como drenaje solamente de la parte ubicada al Oeste de su margen derecha, que en gran medida es el caudal de agotamiento. La foto 4.4 muestra en flechas con trazo continuo los principales aportes de excedentes internos a cada uno de los colectores naturales, en tanto que las flechas de trazo discontinuo indican las direcciones principales de escurrimiento por excedentes externos hacia los colectores naturales. La lnea continua de color azul es la divisoria natural para orientar los flujos superficiales originados en los excedentes precipitados. La traza del colector Este que queda aguas arriba del rea estudiada se identifica con lnea de puntos color blanco, al igual que otro pequeo colector que se ubica inmediatamente al Norte y confluye en el extremo Noreste del la fraccin a urbanizar.




Colector Este

Colector Suroeste

Foto 4.4 Aportes al colector este

Este ltimo slo se activa durante el tiempo de precipitacin, con un retardo de aproximadamente tres horas en el punto de confluencia y tiene una curva de agotamiento de mayor tiempo base (por aguas de drenaje de su margen derecha principalmente), como efecto de la interferencia y retencin que produce la abundante cobertura arbrea arbustiva (se ha verificado in situ una duracin del orden de las 48 horas). El caudal de base puede permanecer entre 3 y 5 das posteriores a la precipitacin, segn observaciones de campo realizadas durante el mes de febrero de 2.011.1.1. Aportes externos originados aguas arriba y al Oeste de la

fraccin Para esta determinacin se ha recurrido a la aplicacin del Mtodo Racional: Q = C * I * (A/360) en la que:

Q es el caudal mximo previsible en la Seccin de estudio, en m3/s C es el coeficiente de escorrenta de la cuenca I es la intensidad de lluvia mxima previsible para un periodo de retorno dado, en mm/h. Corresponde a una precipitacin de duracin igual o mayor al tiempo de concentracinCaptulo 4 Pgina 18 de 48



A es la superficie de la cuenca de aporte, en Ha

Para definir la intensidad de la lluvia mxima previsible se adopt el valor I = 50 mm/h, (para tiempos de precipitacin igual o mayor al tiempo de concentracin), compatibles con los obtenidos en el estudio de la cuenca del Ro Arias Arenales que se adjunta en el Anexo 2 de este Captulo. El coeficiente de escorrenta de la cuenca de aporte adoptado para el sector de la Loma de Medeiros se fij en C = 0.20 correspondiente a ponderacin de las reas de tierra con poca vegetacin y las de suelo arcillo granular, en tanto que para la margen derecha se fij en C = 0.12 en funcin de la variedad de cobertura que presentan los suelos, priorizando la probabilidad de una mayor eliminacin de la cobertura natural existente (bosque nativo) como consecuencia de la creciente urbanizacin de toda la zona.




2 3 1

4 1Finca La Montaa

2 SC 3

Aporte rea Loma de Medeiros (C=0.20) Aporte rea parquizada (C=0.12) Aporte rea boscosa (70% al

Foto 4.5 Aportes externos a la SC 3 originados aguas arriba y al Oeste de la fraccin

El clculo de los aportes se ha hecho en dos puntos de la traza de este colector natural, correspondiendo la Seccin de Control 3 (ver foto 4.2 precedente) al Perfil Transversal N 3 (ver Plano de Curvas de Nivel) y la Seccin de Control 4 que est ubicada en coincidencia con el Perfil Transversal N 10.Captulo 4 Pgina 20 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages Dichos clculos y sus correspondientes verificaciones se adecuan a la metodologa desarrollada al principio de este punto. En la SC 3 Se adoptaron los siguientes valores y supuestos de clculo para determinar el caudal que ingresa a la fraccin por esta Seccin de Control:

I

=

50 mm/h 70 Ha sin cobertura 50 Ha con cobertura 120 Ha (0.20 * 60%) + (0.12 * 40%) = 0.168

Ad = Ac = AT = C =

Por lo tanto el valor del caudal esperado que escurrir desde aguas arriba (al norte y noreste de la fraccin) hacia el Colector Este, en el punto de ingreso al rea estudiada ser: Q3NE = C * I * (A/360) Q3NE = 0.168 * 50 * (120/360) Q3NE = 2,800 m3/s Independientemente de lo anterior, se consideran tambin, en la situacin de mxima, los aportes provenientes de las Serranas de Lesser ubicadas al Oeste de la Ruta Provincial N 28, que luego descargan en el colector Este antes de la Seccin de Control 3. Estos representan aproximadamente el 30 % del rea de estas laderas que descargan al Norte de la alcantarilla secundaria ya referida en el punto 1.2 anterior de este Anexo (ver foto 4.5 siguiente y Registro Fotogrfico). La superficie de aporte considerada para esta situacin es de 1.300 Ha y el 30 % implica 390 Ha con un coeficiente de escurrimiento de C = 0.10. Es de destacar que para una misma situacin hidrometeorolgica, estos aportes normalmente no son coincidentes en su pico con los anteriores, ya que los tiempos de concentracin son muchos mayores. No obstante y a fin de colocar esta aproximacin a los caudales mximos estimados, se considera la superposicin de picos de forma tal que tendremos: Q3W = C * I * (A/360)Captulo 4 Pgina 21 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages Q3W = 0.10 * 50 * (390/360) Q3W = 5,417 m3/s Por lo tanto el caudal total esperado en la SC 3 resultar ser: QT3 = Q3E + Q3W QT3 = 8,217 m3/s

En la SC 4

1 2

3

SC

SC

1 Aportes rea Loma de Medeiros (C=0.20) 2 Aportes rea parquizada (C=0.12) 3 Aportes al colector Suroeste

Foto 4.6 Aportes internos a la SC 4 y externos desde la Loma de Medeiros

Se adoptaron los siguientes valores y supuestos de clculo para determinar el caudal que pueda escurrir en situaciones de pico por esta Seccin de Control:

I

=

50 mm/h 59.8 Ha sin cobertura (85 %) 10.4 Ha parques (15 %) 70.2 HaCaptulo 4 Pgina 22 de 48

Ad = Ap = AT =



C =

(0.20 * 85%) + (0.12 * 15%) = 0.188

Por lo tanto el valor del caudal esperado que escurrir desde el rea de aporte calculada hacia la Seccin de Control SC 4 ser: Q 4 = C * I * (A/360) Q 4 = 0.188 * 50 * (70,2/360) Q4 = 1,833 m3/s El caudal que desde aguas arriba llega en trnsito desde la SC 3 es: QT3 = 8,217 m3/s Por lo tanto el caudal total esperado en la SC 4 del Colector Este resultar ser: QT4 = QT3 + Q4 QT4 = 10,050 m3/s

1.1. Aportes totales en la confluencia de los colectores (SC 5)

Aguas abajo de las Secciones de Control SC 2 y SC 4 ingresan a los colectores una menor cantidad de agua originada en el escurrimiento de la precipitacin directa sobre una pequea parte de la fraccin estudiada. Para el Colector Suroeste, el aporte directo ser:

I

=

50 mm/h 1.2 Ha con cobertura media 0.18

Ad = C =

Por lo tanto el valor del caudal esperado que escurrir desde el rea de aporte calculada hacia la Seccin de Control SC 5 ser: QSW = C * I * (A/360) QSW = 0.18 * 50 * (1,2/360) QSW = 0,030 m3/s Para el Colector Este, el aporte directo ser:Captulo 4 Pgina 23 de 48



I

=

50 mm/h 2.2 Ha con cobertura baja 0.17

Ad = C =

Por lo tanto el valor del caudal esperado que escurrir desde el rea de aporte calculada hacia la Seccin de Control SC 5 ser: QE = C * I * (A/360) QE = 0.17 * 50 * (2,2/360) QE = 0,052 m3/s Por lo tanto el caudal total esperado en la SC 5 resultar ser: QT5 = QT2 + QT4 + Qsw + Qe QT5 = (10.899 + 10.050 + 0.030 + 0.052) m3/s QT5 = 21.021 m3/s

Verificacin de la capacidad de transporte de los cauces colectores A partir de los caudales calculados en las distintas secciones de control, por aplicacin de la frmula de Manning se verificar que las secciones transversales en los puntos de control resulten suficientes para transportar dichos caudales. La metodologa a desarrollar ser la ya utilizada en las verificaciones de las SC 1 y SC 2 del Colector Suroeste: Se presupone que hasta la SC 3, las caractersticas del lecho por donde se colectan y transportan los excedentes pluviales precipitados aguas arriba, otorgan a ese tramo condiciones adecuadas para facilitar tales escurrimientos sin originar problemas de desbordes hacia ambas mrgenes. Independiente de ello, hasta superar el PT 1, el Colector Este se desarrolla ntegramente fuera de los lmites de la fraccin estudiada.Q = (1/n)*S * R2/3 * J1/2

Para aplicar la frmula precedente, se adopt en el tramo comprendido hasta la SC 3 un coeficiente de rugosidad n = 0,040; entre la SC 3 y la SC 4 se aplica el coeficiente n = 0,042 dados la mayor cantidad de obstculos que interfieren el flujo y rugosidad de la base, en tanto que desde SC 4 hacia aguas abajo se tom nuevamente el valor n = 0,040.Captulo 4 Pgina 24 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages En SC 3 Para la SC 3 se adopta el perfil transversal 3 (PT 3) en el plano de curvas de nivel. Del perfil longitudinal (PL 2) entre los PT 1 (1.347.75) y PT 3 (1.345.83) se obtiene un desnivel de 1.92 m, para una distancia de 78.84 m (ver Documentacin Grfica), por lo cual se adopta una pendiente media de J = 2.44 %. Conociendo el caudal que debe pasar por esta seccin (Q = 8.216 m3/s), para determinar la altura de escurrimiento, se despeja R de la frmula anterior: (S/p)2/3 = Q* n/(S*J1/2) de donde se verifica que, adoptando un tirante h = 0.80 m, nos queda:

S = 4.14 m2 p = 10.84 m R = 0.3820

El caudal transportado en estas condiciones resulta: Q T3c = 25 * 4.14 * 0.5264 * 0.1562 Q T3c = 8.510 m3/s Por lo tanto en la seccin transversal SC 3, se satisface la capacidad mxima de transporte requerida (QT3 = 8,217 m3/s) ya que resulta menor a la calculada anteriormente (QT3c = 8,510 m3/s).

En SC 4 Para la SC 4 se adopta el perfil transversal 12 (PT 12) que se observa en el plano de curvas de nivel. Del perfil longitudinal (PL 2) entre los PT 3 (1.345.83) y PT 12 (1.337.69) se obtiene un desnivel de 8.14 m, para una distancia de 360 m (ver Documentacin Grfica), por lo cual se adopta una pendiente media de J = 2.26 %. Conociendo el caudal que debe pasar por esta seccin (Q = 10.050 m3/s), aplicando igual criterio y metodologa que para la SC 3, se verifica que, adoptando un tirante h = 1.05 m, nos queda:

S = 4.99 m2 p = 10.59 m R = 0.4711

El caudal transportado en estas condiciones resulta:Captulo 4 Pgina 25 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages Q T4c = 23.8095 * 4.99 * 0.6054 * 0.1631 Q T4c = 11.731 m3/s Por lo tanto la seccin transversal SC 4, satisface la capacidad mxima de transporte requerida (QT4 = 10.050 m3/s) ya que resulta menor a la calculada (QT4c = 11.731 m3/s).

En SC 5 La verificacin en la Seccin de Control N 5 se realiza al solo efecto de comprobar que en el punto de unin de ambos colectores, la capacidad de transporte en la situacin actual, no origine problemas. Un beneficio adicional que esta verificacin trae aparejada, es la determinacin de las seccin necesaria aguas abajo de la fraccin estudiada, que pueda servir a los propietarios vecinos hasta la descarga en el Ro San Lorenzo. Para la SC 5 se adopta el perfil transversal 17 (PT 17) perteneciente al Colector Suroeste que se aprecia en el plano de curvas de nivel. Entre el PT 12 (1.337.69) del perfil longitudinal PL 2 y el PT 17 (1.335.46) del perfil longitudinal PL 1 se obtiene un desnivel de 2.43 m, para una distancia de 59.50 m (ver Documentacin Grfica), por lo cual se adopta una pendiente media de J = 4,08 %. Conociendo el caudal que debe pasar por esta seccin (QT5 = 21,021 m3/s), aplicando igual criterio y metodologa que para las Secciones de Control anteriores, se verifica que, adoptando un tirante h = 0.60 m, nos queda:

S = 3.33 m2 p = 11.39 m R = 0..2926

El caudal transportado en estas condiciones resulta: Q t1c = 23.8095 * 3.33 * 0.4408 * 0.6387 Q t1c = 22,322 m3/s Por lo tanto la seccin transversal SC 5, satisface la capacidad mxima de transporte requerida (Qt1 = 21,021 m3/s) ya que resulta menor a la calculada (Q = 22,322 m3/s). Conclusin Independientemente de las conclusiones que se incorporen en el Captulo 7, se ha verificado en este trabajo la capacidad suficiente de losCaptulo 4 Pgina 26 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages colectores naturales (Noroeste y Este) de la fraccin estudiada, para evacuar en condiciones seguras una precipitacin con intensidad 50 mm/h por un tiempo de lluvia efectiva superior a las dos horas, que es el tiempo mximo de concentracin determinado para las condiciones actuales sin ningn tipo de urbanizacin. No obstante, es conveniente anticipar la necesidad de encarar obras puntuales de contencin lateral en ambos colectores, destinadas a controlar los .efectos erosivos (incipientes en algunos sectores y manifiestos en otros) que se han observado durante las lluvias muy intensas ocurridas en los meses de enero y febrero de 2.011. No se han observado situaciones de permanencia de aguas en superficie como consecuencia de dficit en la capacidad natural de evacuacin una vez saturados los suelos, especialmente en las reas parquizadas. De igual forma, las vas de drenaje natural en esa situacin est claramente identificada en el terreno sin presentar signos de erosin de ningn tipo. Es de mencionar que en algunas de las calles y/o senderos internos en el estado actual, se han observado procesos de concentracin de escurrimientos superficiales, pero ello es debido a la falta de mantenimiento de sistemas de riego superficial que por no contar con el personal de servicio con experiencia en ese tipo de manejo, no han sido operados adecuadamente y derivaron caudales de agua pluvial a sectores que no estaban en condiciones de recibirlos, especialmente en el rea que rodea a la casa principal de la fraccin estudiada. No obstante, de acuerdo a la informacin verbal recibida, todos los sistemas superficiales de riego sern eliminados en oportunidad de concretarse la urbanizacin prevista.




ANEXO 5.2Determinacin de las Curvas IDR en el colector principal del Sistema Ro Arias Arenales1

1

Sntesis del trabajo del autor Caracterizacin Hidrolgica del Ro Arias Arenales en el Plan Maestro para Manejo de los Recursos Hdricos en Valles de Lerma y Siancas (SAGPyA, Salta, 2007). Tomado como referencia para la seleccin de mtodos y criterios adoptados en la evaluacin de aportes que se hace en el Anexo 1 Captulo 4 Pgina 28 de 48



DOCUMENTO 1

CONSIDERACIONES TCNICAS PREVIAS Distribucin del agua de lluvia El estudio hidrolgico realizado tuvo como objetivo fundamental determinar los valores de Q = f (t) a partir de las lluvias registradas en la cuenca en estudio; para ello fue necesario conocer la distribucin espacial y temporal de las precipitaciones en toda la cuenca I = f (x, y, t) y las condiciones antecedentes de la tormenta. En cada tormenta una fraccin de la lluvia total llega efectiva e

inmediatamente a la red de drenaje de la cuenca, el resto se pierde parcial o totalmente. La prdida parcial representa a aquel volumen de agua que pasa a formar parte de las reservas subterrneas y son devueltas a la red de drenaje con un desfasaje temporal importante con respecto a la escala de tiempo de una tormenta. Llamando P a la precipitacin total de una tormenta, el balance volumtrico de cantidad de agua es el siguiente:

P = L + E + F + S + PN L: Altura de lluvia retenida por la cobertura vegetal, este vuelve a la atmsfera por evaporacin Intercepcin. E: Altura de agua que se pierde por evaporacin en el suelo y en la superficie de agua acumulada (valor muy pequeo en el transcurso de aguaceros) F: Altura de agua absorbida por el suelo infiltracin. S: Altura de agua que queda retenida en las depresiones superficiales, parte de este volumen se infiltra y parte se evapora, al efecto de una tormenta se considera como prdida.



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages PN: Parte residual de una precipitacin que llega escurriendo superficialmente a la red de drenaje. Parte de la precipitacin que llega a los cursos de agua y de all a la salida de la cuenca. La precipitacin efectiva es la parte de la lluvia total de una tormenta que llega el suelo, esta es la que calculamos con el mtodo del Bloque Alterno, es decir con la tormenta de diseo, por lo tanto:

Pe = P LLa prdida total de una precipitacin0 (LA), considerando la evaporacin despreciable, es la suma de la cantidad de agua que se intercepta por la vegetacin, mas la que se infiltra y la que queda retenida en las depresiones del suelo, por lo tanto:

LA = L + F + S

Lo primero que determinamos en el Estudio Bsico Hidrolgico es la Determinacin de las Curvas Intensidad-Duracin y Recurrencia, ya que con ellas se parte para la determinacin del Caudal de Diseo de las obras estructurales. Estudio de las Curvas IDR Introduccin Terica sobre las Curvas IDR En este trabajo se presenta el estudio de la intensidad de precipitacin tomada para diferentes duraciones y tiempos de recurrencia, ya que representa la variable principal para una correcta determinacin del caudal de diseo de las diferentes estructuras hidraulicas. No obstante, el disponer del valor correspondiente a esta variable para la recurrencia adoptada en el diseo, no debe subestimar la importancia que tiene la determinacin del rea de aporte real de cada subcuenca y la sensibilidad que sobre el Coeficiente de Escorrenta tiene el adoptar una tcnica precisa para la estimacin de las reas permeables e impermeables. Informacin Grfica UtilizadaCaptulo 4 Pgina 30 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesLas series de datos de intensidad de precipitacin se han conformado a partir de informacin pluviomtrica obtenida en las distintas estaciones situadas en las cuencas de estudio. Obtuvimos los datos que abarcan distintos periodos (Precipitaciones del noroeste Argentino). Estos perodos permiten estar a resguardo de las variaciones observadas regionalmente en el monto y la distribucin temporal de las precipitaciones. Conformacin de Series Se han tomado duraciones de 5 hasta 120 minutos, porque las mismas permiten cubrir la totalidad de los Tiempos de Retardo de las subcuencas posibles de delimitar para un adecuado manejo del agua pluvial dentro del rea de estudio. Al conformar cada serie con el valor mximo anual de intensidad de precipitacin para cada duracin se asegura la independencia de los eventos, ya que se ha controlado detalladamente la fecha de ocurrencia del evento y la evolucin meteorolgica de los das anteriores y posteriores, por lo cual al tratarse de tormentas de corta duracin se tiene la certeza de que cada trmino incluido en la serie est desvinculado de los restantes. Importancia de las curvas IDR Las curvas IDR son indispensables como herramientas, tanto para el clculo directo de caudales de diseo de obras hidrulicas y tambin sirven para la elaboracin de Tormentas de diseo, que son la entrada a modelos Lluvia - Caudal que sirven para evaluar el comportamiento de una cuenca de aporte y determinar el caudal de diseo de obras de mediana y gran magnitud. Estas curvas proveen un elemento muy importante para el desarrollo de estudios hidrolgicos; definen para una Recurrencia preestablecida la mxima intensidad media de lluvia que se puede desarrollar en un intervalo de tiempo o duracin del evento. Mtodo para determinar las curvas IDR - Desagregacin de series pluviomtricas diarias



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesSe ha utilizado el mtodo de desagregacin de series pluviomtricas diarias, este mismo se aplica en lugares donde no hay datos pluviogrficos, donde se dispone solamente de precipitaciones totales diarias. Dado que en la cuenca en estudio hay informacin pluviomtrica confiable, y en zonas aledaas, contamos con las planillas de Precipitaciones mensuales, registros de distintos periodos. Se calcula la frecuencia por el cociente entre el nmero de orden de Precipitacin Mxima, que se consigue ordenando de menor a mayor las mismas, y la cantidad de periodos de datos que se tenga como informacin. Clculo de la Precipitacin mxima diaria de 24 horas Los Valores de la mxima precipitacin diaria se multiplican por los factores de Hersfield, los cuales representan la relacin entre la precipitacin a las 24 hs y la precipitacin diaria, a cada perodo de retorno expresado en aos le corresponde un determinado coeficiente. Coeficientes de Hiersfield Perodo de retorno (aos) P24h/Pdiaria

5 1,13

10 1,13

25 1,14

50 1,15

75 1,14

100 1,15

Las recurrencias para las que se calcul la Precipitacin a las 24 hs son a los 10,15 y 25 aos. La precipitacin a las 24 hs se determina multiplicando la Mxima Precipitacin Diaria correspondiente al numero de serie que coincide con los aos de recurrencia, para los cuales se esta calculando la Precipitacin, por el coeficiente de Hersfield de dicha recurrencia. El clculo de las P dt (mm) se realiza teniendo en cuenta relaciones tabuladas de Pdt/P24 hs para determinados intervalos de duracin, por lo tanto multiplicando estas relaciones con la precipitacin de 24 hs obtenida anteriormente se encuentra la precipitacin a un dt determinado. Dividiendo esta misma por la duracinCaptulo 4 Pgina 32 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagescorrespondiente al intervalo se llega a la intensidad de lluvia necesaria para determinar las Curvas IDR. Relaciones de Pdt/P24hs para cada duracin, utilizadas en el mtodo de desagregacin de series pluviomtricas diarias:

Minutos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130

Horas 0,083 0,167 0,250 0,333 0,417 0,500 0,583 0,667 0,750 0,833 0,917 1,000 1,083 1,167 1,250 1,333 1,417 1,500 1,583 1,667 1,750 1,833 1,917 2,000 2,083 2,167

P dt/P24 0,108 0,164 0,213 0,252 0,285 0,312 0,336 0,357 0,376 0,393 0,408 0,423 0,436 0,448 0,460 0,470 0,481 0,490 0,499 0,508 0,516 0,524 0,531 0,539 0,546 0,552Captulo 4 Pgina 33 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesMinutos 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 Resultados Los resultados obtenidos permiten representar las relaciones existentes entre intensidad de precipitacin (mm/h) duracin (minutos) tiempo de recurrencia del evento (aos), para duraciones desde 5 hasta 120 minutos y recurrencias entre 10, 15 y 25 aos, apoyados en los registros. Como se pueden observar los valores obtenidos en las planillas. La representacin grfica de los valores tabulados permite interpretar la variacin continua de las relaciones ip (mm/hs) d (minutos) TR (aos) de modo que habilita aCaptulo 4 Pgina 34 de 48

Horas 2,250 2,333 2,417 2,500 2,583 2,667 2,750 2,833 2,917 3,000 3,083 3,167 3,250 3,333 3,417 3,500 3,583 3,667 3,750 3,833 3,917 4,000

P dt/P24 0,559 0,565 0,571 0,577 0,582 0,588 0,593 0,598 0,603 0,608 0,613 0,617 0,622 0,626 0,630 0,634 0,638 0,642 0,646 0,650 0,654 0,657


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesinterpolar valores intermedios, segn se puede observar en los grficos

correspondientes. Conclusiones Al ser la informacin de base proveniente de registros pluviomtricos puntuales apoyados en las estaciones, su uso es primordialmente para las variaciones puntuales de intensidad con respecto a la duracin del evento y a su probabilidad de ocurrencia. Tormenta de Diseo Definicin Una tormenta de diseo es un patrn de precipitacin definido para utilizarse en el diseo de un sistema hidrolgico. Usualmente la tormenta de diseo conforma la entrada al sistema; los caudales resultantes a travs de ste se calculan utilizando procedimientos de lluvia-escorrenta y trnsito de caudales. Una tormenta de diseo puede definirse mediante un valor de profundidad de precipitacin en un punto mediante un hietograma de diseo que especifique la distribucin temporal de la precipitacin durante una tormenta, o mediante un mapa de isohietas que especifique el patrn espacial de la precipitacin. Hietograma de Precipitacin de Diseo utilizando las Relaciones IDR Introduccin En los mtodos de diseo en hidrologa tal como el mtodo racional, slo se utiliza el caudal pico. No existe consideracin alguna sobre el tiempo de distribucin del caudal (el hidrograma de caudal) o sobre la distribucin temporal de la precipitacin (el hietograma de precipitacin). Sin embargo los mtodos de diseo desarrollados ms recientemente, como el de Bloques Alternos, requieren de predicciones confiables del hietograma de diseo para obtener los hidrogramas de diseo. Mtodo del Bloque Alterno El mtodo del Bloque Alterno es una forma simple para desarrollar un hietograma de diseo utilizando una cuerva de Intensidad Duracin - Recurrencia oCaptulo 4 Pgina 35 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesFrecuencia. El hietograma de diseo producido por este mtodo especifica la profundidad de precipitacin que ocurre en n intervalos de tiempo sucesivos de duracin t sobre una duracin total de Td = n t. Despus de seleccionar el perodo de retorno de diseo, la intensidad es leda en una curva IDR para cada una de las duraciones t, 2t, 3t.., y la profundidad de precipitacin correspondiente se encuentra al multiplicar la intensidad y la duracin. Tomando diferencias entre valores sucesivos de profundidad de precipitacin, se encuentra la cantidad de precipitacin que debe aadirse por cada unidad adicional de tiempo t. Estos intervalos o bloques se reordenan en una secuencia temporal de modo que la intensidad mxima ocurra en el centro de la duracin requerida Td y que los dems bloques queden en orden descendiente alternativamente hacia la derecha y hacia la izquierda del bloque central para formar el hietograma de diseo. En el caso de la Provincia de Salta, se coloca el Bloque de mayor precipitacin en el cuarto de tiempo Td, o llamado D en los prrafos siguientes, porque esta es la distribucin temporal de precipitacin que se produce en esta zona. Aplicacin del Mtodo del Bloque Alterno para la Cuenca en Estudio A partir de la curvas IDR se puede desarrollar una tormenta de diseo mxima para una recurrencia determinada. El proceso de clculo es inverso al de obtencin de las curvas y consiste en: Seleccionar la duracin total de la tormenta que depende de las caractersticas de la cuenca, es funcin del tiempo de concentracin. Aproximamos la duracin a un nmero entero y mayor para estar del lado de las seguridad en el clculo de los caudales, cuando apliquemos el mtodo de Clark teniendo en cuenta la escorrenta de la cuenca. Se adopta por lo tanto D = 120 min, como mnimo se considera una tormenta de 2 horas de duracin. Se determina el intervalo de tiempo de trabajo t, depende de la cuenca y del modelo de transformacin Lluvia-caudal que se utilice, la relacin entre la duracin de la tormenta y el t debe ser un nmero entero.Captulo 4 Pgina 36 de 48


Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesn= D t

donde n: nmero entero t = 10 minutos Se calcula luego para una recurrencia establecida, en nuestro caso 10, 15 y 25 aos los valores de intensidad de lluvia y tambin luego los de Precipitacin acumulada para cada intervalo de tiempo, de la tormenta de diseo como muestran los grficos. Se muestran los hietogramas de las tormentas de diseo calculadas, considerando una distribucin de la mxima precipitacin ubicada en el cuarto de la duracin de la Tormenta, ya que esta distribucin es caracterstica de la Ciudad de Salta.

DOCUMENTO 2



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desagesREGISTROS PLUVIOMTRICOS EN EL AREA DEL SISTEMA HIDRICO DE REFERENCIA




.










Las planillas precedentes han sido tomadas del trabajo Las precipitaciones en el Noroeste Argentino de BIANCHI, A.R. y C.E.YAEZ (1992) publicadas por el Instituto Nacional de Tecnologa Agrcola Estacin Experimental Agropecuaria Salta.




DOCUMENTO 3 Se incorpora en este Documento la caracterizacin hidrolgica del Ro Arenales en distintas secciones de control ubicadas en los lugares que se seala en la foto 4.7 siguiente. Los estudios realizados en el sistema de referencia hidrolgica que abarca la cuenca del Ro Arenales, son abarcativos y extrapolables para analizar (con las restricciones que impone la escala de evaluacin), el funcionamiento de los colectores naturales de excedentes pluviales en la fraccin estudiada. La finalidad de incorporar esta informacin elaborada por el autor de este informe, es como referencia del mismo y/o para su utilizacin; tiende a mostrar un marco de referencia global para el caso de estudios de mayor detalle si fuera considerada la conveniencia de ejecutar obras de manejo hidrulico en el proyecto de Urbanizacin Privada Finca La Montaa.

Salamanc a

Yacon es

San Lorenzo

Las Costas

Potrero de

Arena l

Foto 4.7 Ubicacin de los lugares seleccionados para la caracterizacin hidrolgicaCaptulo 4 Pgina 43 de 48



CARACTERIZACIN HIDROLGICA DEL RIO ARENALES EN SALTA CAPITAL RELACIN DE Pdt / P24 hs Para perodos de duracin = 5 minutos Minutos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 Horas 0,083 0,167 0,250 0,333 0,417 0,500 0,583 0,667 0,750 0,833 0,917 1,000 1,083 1,167 1,250 1,333 1,417 1,500 1,583 1,667 1,750 1,833 1,917 2,000 Pdt/P24 0,108 0,164 0,213 0,252 0,285 0,312 0,336 0,357 0,376 0,393 0,408 0,423 0,436 0,448 0,460 0,470 0,481 0,490 0,499 0,508 0,516 0,524 0,531 0,539



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages CLCULO DE INTENSIDADES PARA RECURRENCIAS DE 10, 15 y 25 AOS R= 10 aos I Pdt(mm) (mm/h)0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 -

R=15aos Pdt(mm)19,34 29,23 37,99 45,03 50,83 55,75 60,01 63,77 67,13 70,16 72,93 75,47 77,83 80,02 82,06 83,98 85,79 87,51 89,13 90,67 92,14 93,55 94,89 96,18

R=25aos I (mm/h)271,17 204,95 177,56 157,83 142,54 130,28 120,21 111,77 104,58 98,38 92,96 88,19 83,94 80,14 76,71 73,60 70,76 68,17 65,78 63,57 61,52 59,62 57,85 56,19

dt (min)5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120

I Pdt(mm) (mm/h)232,07 175,40 151,96 135,08 121,99 111,50 102,87 95,65 89,50 84,19 79,56 75,47 71,84 68,59 65,65 62,99 60,56 58,34 56,29 54,40 52,65 51,03 49,51 48,09 22,5972035 8 34,1579750 7 44,3893493 5 52,6113427 5 59,3924013 7 65,1402490 9 70,1205616 3 74,5110085 1 78,4349994 4 81,9813267 5 85,2158462 3 88,1886808 8 90,9388290 2 93,4972122 9 95,8887523 2 98,1338233 2 100,249291 6 102,249275 3 104,145708 9 105,948771 4 107,667213 109,308610 8 110,879569 1 112,385878 7




Perodo1934 1935 1936 1937 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 1945 1946 1947 1948 1949 1950 1952 1953 1954 1955 1956 1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973

P diarias mximas (mm)128 197 173 184 142 134 76 139 164 207 193 234 119 130 206 242 203 212 145 154 166 238 242 246 225 158 149 211 180 171 191 331 96 153 189 200 182 201 183

Determinacin de las curvas IDR Pdiarias max (ordenadas Orden de menor a mayor expresadas en mm)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 76 96 119 119 120 128 130 134 139 142 145 149 153 154 158 163 164 166 171 173 179 179 180 182 183 183 184 189 190 191 193 195 197 200 201 202 203 206 207

Frecuencia0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,08 0,08 0,09 0,09 0,10 0,10 0,11 0,11 0,12 0,12 0,12 0,13 0,13 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15 0,16 0,16 0,16 0,17 0,17 0,17 0,18 0,18 0,18 0,19



Urbanizacin Privada Finca La Montaa San Lorenzo (Salta) Funcionamiento del sistema natural de desages1974 1975 1976 247 120 307 40 41 42 211 212 213 0,19 0,19 0,20

Perodo1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990

P diarias mximas (mm)272 301 179 163 344 195 202 179 183 119 241 229 190 213

Orden43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

Pdiarias max (ordenadas de menor a mayor expresadas en mm)225 229 234 238 241 242 242 246 247 272 301 307 331 344

Frecuencia0,19 0,19 0,19 0,19 0,20 0,20 0,20 0,20 0,21 0,19 0,18 0,18 0,17 0,16

COEFICIENTES DE HIERSFIELD Perodo de retorno (aos) P24h/Pdiaria 5 1,13 10 1,13 25 1,14 50 1,15 75 1,14 100 1,15

CLCULO DE LAS PRECIPITACIONES A 24 hs PARA RECURRENCIAS DE 10 Y 15 AOS Perodo de retorno (aos) P24h(mm)10 0 15 178,54 25 208,62




Toda la informacin hidrolgica resumida y mencionada anteriormente, se encuentra desarrollada en cinco tomos del trabajo de referencia inicial, a disposicin de los interesados y previa autorizacin del Ministerio de Agricultura, Ganadera, Pesca y Alimentos de la Nacin, en su calidad de propietario de los derechos correspondientes.



cap 4 funcionamiento del sistema natural de desagÜes

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