Analisis de Tormenta Final

7/27/2019 Analisis de Tormenta Final

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II.- RESUMEN:El presente trabajo va se realizaremos el anlisis de una banda

pluviogrfica donde es graficada la curva de precipitacin marcada por unpluviografo, es decir realizaremos el anlisis de una tormenta.

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

En seguida realizaremos el anlisis para calcular las intensidades de lluviaas como tambin la intensidad mxima y su periodo de duracin.- Luegograficaremos estos datos, para obtener las graficas, tanto la de curva masa deprecipitacin de la tormenta, como tambin el histograma de precipitacin.

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


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III.- INTRODUCCINPara el diseo de algunas estructuras hidrulicas es necesario conocer de ciertosaspectos hidrolgicos de tal manera que podamos dimensionar correcta yobtimamente dichas estructuras; uno de estos aspectos es el Anlisis deTormentas; pues, valindonos de la estadstica como ciencia, obtendremos para

condiciones especficas, como Magnitud de la obra, Servicio y Presupuesto entreotras, los parmetros Riesgo de Falla, Tiempo de retorno, Vida til, IntensidadesMximas, que nos permitirn desarrollar nuestro trabajo cumpliendo con los

objetivos impuesto por las condiciones del proyecto en estudio.

IV.- OBJETIVOS: Analizar una tormenta y realizar el grafico de la curva masa de

precipitacin, as como tambin el hietograma de precipitacin.

Calcular las intensidades mximas para distintos periodos de duracin


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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 acuerdoa esa definicin, una tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta variashoras y an das, y puede abarcar extensiones de terrenos muy variables, desdepequeas zonas, hasta vastas regiones.

1.2. IMPORTANCIA DEL ANLISIS DE LAS TORMENTAS:

El anlisis de las tormentas, esta ntimamente relacionado con los clculos oestudios 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 quelas tormentas tengan, y de la frecuencia o periodo de retorno, esto a su vezdetermina el coeficiente de seguridad que se da a la obra, o los aos de vidaprobable de la misma.

Se comprende que lo mejor seria disear una obra par la tormenta demxima intensidad y de duracin indefinida, pero esto significa grandesdimensiones de la misma y lgicamente hay un lmite, despus del cual, los gastosya no compensan el riesgo que se pretende cubrir.- Entonces, en la prctica, no se

busca una proteccin absoluta, sino la defensa contra una tormenta decaractersticas bien definidas, o de una determinada probabilidad de ocurrencia.

1.3. ELEMENTOS FUNDAMENTALES DEL ANLISIS DE LASTORMENTAS:

Durante el anlisis de las tormentas hay que considerar:

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


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t

Pimx ..(01)

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 comienzoy 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 ladeterminacin de intensidades mximas.

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

d) Periodo de retorno.- Intervalo de tiempo promedio, dentro del cual unevento de magnitud x, puede ser igualado o excedido, por lo menos unavez en promedio.- Representa el inverso de la frecuencia, es decir:

fT

1 (02)

1.4. HIETOGRAMA Y CURVA MASA DE PRECIPITACIN:

La intensidad de la precipitacin, vara en cada instante durante el curso deuna misma tormenta, de acuerdo a las caractersticas de esta.- Es absolutamenteindispensable, cuando se hace el anlisis de las tormentas, determinar estasvariaciones, por que de ellas dependen muchas de las condiciones, que hay quefijar 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 lacurva 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 dela misma, expresada en minutos u horas.

Matemticamente un hietograma representa la relacin:


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dt

dpi .(03)

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 pendientede la tangente en cualquier punto representa la intensidad instantnea en esetiempo.

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

1

0

t

idtP ..(04)

que se reduce a la ecuacin:

dt

dpi

1.5. PROCESO PARA EL ANLISIS DE UNA TORMENTAREGISTRADA 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 suscolumnas son:

(1)Hora: se anota las horas en que cambia la intensidad, se reconoce por elcambio de pendiente, de la lnea que marca la precipitacin.

(2)Intervalo de tiempo: es el intervalo de tiempo entre las horas de lacolumna (1).

(3)Tiempo acumulado: es la suma sucesiva de los tiempos parciales de lacolumna (2).(4)Lluvia parcial: es la lluvia cada en cada intervalo de tiempo.


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(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 medianteuna regla de tres simple, obtenindose:

)2(60*)4(

columnacolumna ..(05)

VI .- MATERIALES Y METODOLOGA:A) Materiales:

Banda pluviogrfica brindada por el docente. Sistemas computacionales (Excel).

B)Metodologa:

La metodologa usada fue prcticamente analizar los conceptos de losparmetros y con las datos obtenidos del pluviograma calcular lasintensidades y luego realizar la grfica de la curva masa de precipitacincomo tambin el del hietograma.

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


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VII.- RESULTADOS Y DISCUSIN:1.- Anlisis del pluviograma de una tormenta:

HORA INTERVALO DETIEMPO (min.)

TIEMPOACUMULADO (min)

LLUVIAPARCIAL (mm)

LLUVIAACUMULADA (mm)

INTENSIDAD(mm/h)

07:00

30 30 0 0 0.00

07:30

30 60 0.45 0.45 0.90

08:00

230 290 0 0.45 0.00

11:50

30 320 1.9 2.35 3.80

12:20

105 425 0.2 2.55 0.11

14:05

75 500 0 2.55 0.00

15:20

18 518 0.4 2.95 1.33

15:38

57 575 0.1 3.05 0.11

16:35

10 585 0.7 3.75 4.20

16:45

45 630 0.4 4.15 0.53

17:30

72 702 0 4.15 0.00

18:42

18 720 4.2 8.35 14.00

19:00

30 750 0.8 9.15 1.60

19:30

310 1060 0 9.15 0.00

00:40

218 1278 0.2 9.35 0.06

04:18

10 1288 0.6 9.95 3.60

04:28


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1.1.- Curva masa de precipitacin de la tormenta:

1.2.- Hietograma de de la tormenta:

0

2

4

6

8

10

12

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Precipitacinacumulada(mm.)

Tiempo acumulado (min.)

CURVA DE MASAS

0

2

4

6

8

10

12

14

16

30 60 290 320 425 500 518 575 585 630 702 720 750 1060 1278 1288

Intensidad(mm/h)

Tiempo acumulado (min.)

Hietograma de la tormenta


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1.3.- Clculo de intensidades mximas para distintos periodos deduracin:

De la tabla del anlisis de tormenta y del hietograma observamos que la intensidad

mxima es de 14 mm/h. la cual tiene una duracin de 18 min, por lo que paraduraciones entre 0 y 18 min, este valor sera la intensidad mxima.

Para duraciones mayores que 18 min, realizaremos el siguiente procedimiento:

Por ejemplo la intensidad mxima para una duracin de 30 min. Tendramos:

Si durante 18 min, la intensidad mxima fue 14 mm/h.Para 30 min, faltan,12 min; entonces hay que buscar antes o despus del periodoanterior la intensidad mxima inmediata inferior que es 4.2 mm./h por lo que seobserva que la intensidad mxima para 30 min. ser:

hmmx /64.10)2.4(30

12)14(

30

18Im

c) Para 60 minutos:

hmmx /25.8)3(60

7)40.5(

60

10)80.6(

60

15)40.8(

60

5)9(

60

10)12(

60

10)22(

60

3Im

d) Para 120 minutos:

hmm

x

/6.5)89.2(120

27

)3(120

20

)3(120

20

)40.5(120

10

)80.6(120

15

)40.8(120

5

)9(120

10

)12(120

10

)22(120

3

Im

e) Para 240 minutos:

hmm

x

/08.4)95.1(240

28)71.2(

240

70)73.2(

240

22)89.2(

240

27

)3(240

20)3(

240

20)40.5(

240

10)80.6(

240

15)40.8(

240

5)9(

240

10)12(

240

10)22(

240

3Im


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VIII.-CONCLUSIONES Y RECOMENDASIONES:

Conclusiones:

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

Como podemos ver la intensidad mxima de la tormenta es 22mm/h y se presenta por un periodo de duracin de 3 minutos.

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

Recomendaciones:

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

IX.- BIBLIOGRAFA:

1. Mximo Villn Vejar / Hidrologa / Editorial Villn / 2 Edicin /


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