METODOLOGIA DE DISEO DE ZANJAS DE INFILTRACION Y CANALES DE DESVIACIN DE AGUA

METODOLOGIA DE DISEO DE ZANJAS DE INFILTRACION Y CANALES DE DESVIACIN DE AGUA

Ing. Angel Rosales RiveraINTRODUCCINExisten obras de conservacin de suelo, que aumentan la infiltracin como son las zanjas y otras que regulan el flujo hdrico como son las canales de desviacin (Francke et al, 1999). El diseo de estas obras, necesita del anlisis de precipitaciones, que estime magnitudes e intensidades de precipitaciones en periodos de tiempos pequeos, que inciden directamente en la dimensin de las obras a construir, con esta informacin y el detalle de los datos de terreno, se determina la escorrenta que deber controlar cada obra de conservacin, debindose disear de esta manera un canal de desviacin o zanja de infiltracin capaz de trasladarla o retenerla en parte. 2. ANLISIS DE PRECIPITACIONESLa gran escasez de datos pluviomtricos disponibles para cada localidad de nuestro pas, hace necesario mtodos analticos de estimacin. En especial sobre intensidades o magnitudes de lluvia, para duraciones pequeas.La informacin pluviomtrica puede ser expresada de dos formas, segn Espldora (1979) magnitud de lluvia, lmina de agua (mm) que se produce en un cierto intervalo de tiempo o duracin, o en trminos de intensidad, es decir, lamina de agua por hora (mm/hr); por ejemplo es posible expresar la magnitud de lluvia de 10.36 mm en 10 min., en trminos de intensidad, que es igual a 62.16 mm/hr.:

I t =Intensidad en un tiempo t (mm/hr)Pp = Precipitacin en t min (mm)t = tiempo t min Para el anlisis de precipitaciones, la informacin bsica es un registro anual de mximas precipitaciones en 24 Horas (X1, X2, X3,.. ,Xn.), valores de entrada para el estudio de lluvias asociadas a un periodo de retorno, utilizndose la distribucin de Valores extremos o Gumbel, comnmente usada para anlisis de frecuencia de variables hidrolgicas (Monsalve, 1999), por ejemplo Lpez et al (1994) propone utilizar esta distribucin en la estimacin de caudales mximos, con periodo de retorno asociado.La distribucin de gumbel, segn Millan (2000) tiene la siguiente funcin de distribucin de probabilidad:

y por lo tanto, la funcin de densidad de probabilidad es :

En directa relacin con el anlisis de frecuencia, se encuentra el calculo de los valores y los cuales se obtienen a partir del registro de valores de precipitaciones. En primer trmino se obtienen los valores de y y sy de tabla, segn el nmero de registro de precipitaciones (Tabla N 2), con estos valores, adems del promedio (x) y desviacin estndar (s) de las mximas precipitaciones anuales, se obtienen los valores de y por medio de las Ecuaciones N 1 y 2. 5Tabla N 2: Valores y y y, para el calculo de parmetros , de la funcin de Gumbel (Segn Monsalve, 1999)n-1 aosyyn-1 aosyy20.40430.498490.49020.928830.42860.6435100.49520.949740.44580.7315110.49960.967650.45880.7928120.50350.983360.4690.8388130.5070.997270.47740.8749140.511.009580.48430.9043150.51281.0206Ecuacin N 1 y 2 : Calculo de parmetros funcin de Gumbel (Millan et al, 2000)

En donde :x : Promedio de Precipitaciones en 24 horas (mm).s : Desviacin estndar de Precipitaciones en 24 horas.n : nmero de registro (Pp mximas en 24 horas)6Segn Millan et al (2000), obtenidos los parmetros a y b es posible calcular las precipitaciones mximas en 24 horas (Pmax) para un periodo de retorno R, a partir de la siguiente formula:Ecuacin N 3: Calculo de Precipitacin Mxima (Milln et al, 2000)

Pmax : Precipitacin mxima en 24 horas asociado a un periodo de retorno R.R : Periodo de retorno.a, b : Parmetros de calculo (Ecuacin N 1 y 2)Siendo Pmax el valor de entrada para la obtencin de valores de magnitud e intensidad de precipitaciones. 2.2 Anlisis de Magnitudes e Intensidades de Lluvia para Duraciones PequeasEs necesaria la estimacin de valores de magnitudes e intensidades en periodos cortos de tiempo (generalmente igual o menor a 1 hora), las cuales inciden directamente en el aporte mximo de escorrenta que debern soportar las obras de conservacin de suelo.

2.2.1 Coeficientes de DuracinPara estimaciones de magnitudes e intensidades de precipitacin en periodos de tiempo pequeo a partir de precipitaciones en 24 horas (Sec 3.1.1), se utilizan los coeficientes de duracin propuestos por Espldora, definidos como el cociente entre la precipitacin cada en t min. y la precipitacin correspondiente en 1 hora, asociadas a un mismo periodo de retorno. La mayor utilidad de los coeficientes de duracin propuesto por Espldora, se debe a que fueron calculados, a partir del rgimen pluviomtrico de Chile (Tabla N3 y Fig. N1).Ecuacin N 4: Calculo de coeficiente de duracin

CDt : Coeficiente de duracin para t min.Pt : Precipitacin para t min.P60 : Precipitacin en 60 min Tabla N 3: Coeficientes de Duracin (Espldora, 1971)Duracin tCoeficiente CDt5 min.0.2610 min.0.415 min.0.5330 min.0.745 min.0.8660 min.1120 min.1.424 hrs.4.04Por ejemplo si queremos obtener la precipitacin ocurrida en 10 minutos a partir de la ocurrencia de una precipitacin de 30mm en 1 hora; primero debemos obtener el coeficiente de duracin, en este caso de 0.4 para 10 minutos (Tabla N 3, valor que tambin puede ser obtenido del grafico N 1), por lo tanto la magnitud de precipitacin en 10 minutos es 12 mm deducida de la ecuacin N 4.

Fig. N1: Curva de coeficiente de duracin estimada a partir de los datos generados por EspldoraLa curvas de intensidad, duracin y frecuencias estimadas por Espildora (Bonelli, 1986), y las calculadas con posterioridad por Varas y Snchez , con un numero superior de datos pluviomtrico, tienen diferencias significativas en los coeficientes de duracin para 24 horas (Cdt 24hr); Espldora: 4.04 y Varas y Snchez: 6.45 , diferencia superior al 60%, Bonelli (1986) explica que las estimaciones a partir del valor propuesto por Espldora, exceden a la precipitaciones reales, en la mayora de los casos. Ante esta situacin se recomienda utilizar un coeficiente de duracin intermedio (Montti[1], 2002) es decir 4.9 , valor propuesto por Grunsky.2.2.2 Calcula de magnitudes e intensidades de lluvias Conocida la precipitacin en 24 horas (Pmax) asociado a un periodo de retorno R (Seccin 3.1.1; Ecuacin N 3) se determina la magnitud e intensidad de la precipitacin, para un tiempo t, con el mismo Periodo de Retorno R, a partir de las siguientes ecuaciones. Ecuacin N 5: Calculo de Magnitud de Precipitacin en un tiempo t para un periodo de retorno R (Espldora, 1971)

Ecuacin N 6: Calculo de Intensidad en un tiempo t para un periodo de retorno R (Espldora, 1971)

I t : intensidad de precipitaciones en t min. con periodo de retorno de R aos. (mm/hr)t : Tiempo de precipitacin en t min.Pt : precipitacin en t min. con un periodo de retorno R aos (mm).Pmax : precipitacin en 24 hrs con periodo de retorno R aos ( mm). (Sec. 3.1.1)CDt : coeficiente de duracin en t min.CD 24 : Coeficiente de duracin en 24 horasK ; P24/Pd =1.1 : Cociente entre la lluvia cada en 24 horas (P24) y la lluvia diaria (Pd) (Vargas y Snchez, citado por Bonelli 1986). 11Los valores de magnitud e intensidad, obtenidos precedentemente a partir de las ecuaciones anteriores originan la curva de intensidad duracin y frecuencia (Fig. N 2), valores que ms tarde sern utilizados en el diseo de zanjas y canales respectivamente

Fig. N 2: Curva duracin intensidad frecuencia comuna Paredones. 3. DETERMINACIN DE COEFICIENTE DE ESCORRENTA Segn Monsalve (1999), coeficiente de escorrenta se define como, la relacin entre el volumen de escorrentia superficial total y el volumen total de agua precipitada, en un intervalo de tiempo dado ( ).

Interesente resulta hacer referencia al excelente tratado de coficientes de escorrentia desarrollado por Martnez de Azagra (2006), segn el autor el coeficiente de escorrenta depende de numerosos factores: del tipo de precipitacin (lluvia, nieve o granizo), de su cantidad, de su intensidad y distribucin en el tiempo; de la humedad inicial del suelo; del tipo de terreno (granulometra, textura, estructura, materia orgnica, grado de compactacin, pendiente, microrrelieve, rugosidad), del tipo de cobertura vegetal existente; de la intercepcin que provoque; del lapso de tiempo que consideremos (minutos, duracin del aguacero, horas, das, meses, un ao), etctera. Dependiendo del lapso de tiempo al que se refiere el coeficiente de escorrenta ste cambia de valor y hasta de significado, asi cabe hablar de coeficiente de escorrenta instantneo, coeficiente de escorrenta mximo, coeficiente de escorrenta mximo, coeficiente de escorrenta anual.

Debido a la distinta funcionalidad para la cual est diseados los canales de desviacin y zanja de infiltracin (desviacin y cosechas de aguas lluvias), es que se haces necesario utilizar coeficientes de escorrenta distintos, que recojan los principios los principios 4. DISEO DE CANALES DE DESVIACIN Un canal debe ser capaz de encauzar las aguas vertidas en l, originadas de la mxima escorrenta que pueda ocurrir en el rea de impluvio, en un tiempo determinado, escorrenta crtica. (Suarez de Castro, 1979).

Fig. N3: Diagrama de ubicacin y sistematizacin del canal de desviacin4.1 Calculo de Escorrenta CrticaLa Escorrenta que deber evacuar el canal de desviacin depender de:- La mxima intensidad de lluvias que puedan ocurrir en un periodo y tiempo determinado.- Caracterstica de las vertientes (pendiente, cubierta vegetal, suelo, etc.)- Extensin de la ladera. (rea de impluvio) Segn Ramser (Surez de Castro, 1978; Morales, 1995), la escorrenta crtica se puede calcular a partir de la siguiente formula:

Ecuacin N7: Calculo de la Escorrenta Crtica (Surez de Castro, 1979)

En donde:Qesc : Escorrenta crtica (m3/seg);C : Coeficiente de escorrenta (Tabla N4); I : Intensidad crtica de las precipitaciones (mm/hr) y Ai : rea de impluvio (hectreas)Coeficiente de EscorrentaEl coeficiente de escorrenta utilizado para el diseo de canales de desviacin es el cociente entre el caudal punta en la seccin de cierra y la intensidad media lluvia cada en la cuenca, se trata de un coeficiente de escorrenta medio mximo, referido al intervalo medio mximo, referido al intervalo de tiempo Tc (tiempo de concentracin)

Al respecto seala Chow (1994), que el coeficiente de escorrenta (C), es la variable menos precisa para el calculo de la escorrenta critica (Qesc). La certeza del valor tabla depender de la experiencia en terreno de quien disee las obras de conservacin.

Tabla N 4: Coeficiente de Escorrenta (Benites et al, 1980)Cobertura VegetalTipo de suelo>50%20-50 %5-20%1-5%0-1%Sin VegetacinImpermeable0.800.750.700.650.60Semipermeable0.700.650.600.550.50Permeable0.500.450.400.350.30Impermeable0.700.550.600.550.50CultivosSemipermeable0.600.550.500.450.40Permeable0.400.350.300.250.20Impermeable0.650.600.550.500.45Pastos, Veg ligeraSemipermeable0.550.500.450.400.35Permeable0.350.300.250.200.15Impermeable0.600.550.500.450.40Hierba, GramaSemipermeable0.500.450.400.350.30Permeable0.300.250.200.150.10Impermeable0.550.500.450.400.35Bosque, Densa Veg.Semipermeable0.450.400.350.300.25Permeable0.250.200.150.100.05- Intensidad crtica de las precipitaciones (I)Definida como la mxima intensidad que puede ocurrir en un tiempo igual al tiempo de concentracin (tc), entindase tiempo de concentracin segn Suarez de Castro (1979), como el tiempo que ocupa una gota de agua en moverse desde la parte ms lejana de la vertiente hasta el desage (ver Fig. N 3). El tiempo de concentracin puede estimarse por medio de la ecuacin N 8 u 9 o grfico Fig. N 4. Tabla N 5: Velocidad de agua (Benitez et al, 1980)Velocidad en metros por segundoDescripcin de la VertientePendiente del terreno en porcentaje0-44-1010-1515-2020-2525-30Con Bosque0.30.611.21.51.5Con potrero0.450.91.21.51.61.8Con cultivo limpio0.61.21.51.71.81.9

Ecuacin N 8: Calculo del tiempo de concentracinTc : Tiempo de concentracin (seg.)L : Distancia mas lejana aportante al canal de desviacin o cauce principal (m)Vagua : Velocidad de agua (Tabla N5)

Ecuacin N 9: Formula de Kirpich para el calculo de tiempo de concentracin (Lopez, 1994) Tc : Tiempo de concentracin (Hr)L : Distancia mas lejana aportante al canal de desviacin o cauce principal (Km)H : Diferencia de nivel, entre la salida de la cuenca y el punto hidrulicamente mas alejado(m).

Fig. N 4: Grfico Tiempo de concentracin (Adaptado de Benitez et al, 1980)Conocido el tiempo de concentracin (tc), para el canal a disear, se debe obtener el valor de intensidad critica (I) para el clculo de la escorrenta crtica, con un tiempo t igual al tiempo de concentracin Tc (Seccin 3.1.2.2; Ecuacin N 6) 4.2 Especificaciones Tcnicas de diseo del canal. Un canal de desviacin adecuado debe contener la escorrenta crtica (Seccin 3.2.1; Ecuacin N7), y segn el terreno, conducir el caudal a una velocidad menor que la mxima permitida para que la estructura del canal no se socave. Obtenida la escorrenta critica y mxima velocidad permitida, se determina el rea mnima que deber poseer la seccin transversal, a partir de la cual el canal podr cumplir con las caractersticas anteriormente sealadas. - Mxima Velocidad del agua Segn Surez de Castro, depende de la naturaleza del material, en el cual se construye el canal (Tabla N 6).

Tabla N 6: Mximas velocidades permitidas en canales (Vmax) (Surez de Castro, 1978)MaterialVelocidad media enmetros por segundoSuelo Arenoso muy suelto0.3 - 0.45Arena gruesa o suelo arenoso suelto0.45 - 0.6Suelo arenoso promedio0.6-0.75Suelo franco arenoso0.75 - 0.83Suelo franco de aluvin o ceniza volcnica0.83-0.9Suelo franco pesado o franco arcilloso0.9-1.2Suelo arcilloso o cascajoso1.2-1.5Conclomerado, cascojo cementado, pizarra1.8-2.4blanda, hard pan, roca sedimentaria blandaRoca dura3-4.5Hormign4.5-6rea mnimaEl diseo de un canal de desviacin, requiere de una serie de iteraciones, a partir de una seccin transversal del canal, la cual como mnimo debiera tener una superficie igual o mayor a la calculada segn Ecuacin N 10.

Ecuacin N 10: rea mnima de diseo del Canal

Vmax : Mxima velocidad permitida (Tabla N 6)Qesc : Escorrenta crtica (Ecuacin N 7)4.3 Diseo seccin transversal Una vez conocidas las especificaciones de escorrenta crtica, mxima velocidad permitida y rea mnima, se deber realizar una serie de iteraciones, de sucesivas secciones transversales, a fin de encontrar aquella seccin que sea capaz de trasladar de manera segura el caudal para el cual se disea, para este fin se propone una metodologa, descrita a continuacin: Seleccin de rea, para la primera iteracin, se recomienda utilizar un rea igual o superior al rea mnima de diseo (Ecuacin N 10).Determinacin de parmetros de la seccin transversal base y taludes, segn experiencia de terreno. Calculo de los parmetros de altura (H, Ecuacin N 11), ancho superior (as, Ecuacin N 12), longitud de taludes inferior y superior (Linf y Lsup, Ecuaciones N 13 y N 14) y radio hidrulico (r, Ecuacin N 15).Asignacin de pendiente del canal (Segn experiencia en terreno) y determinacin un coeficiente de rugosidad (n, Tabla N 8).Calculo del caudal y velocidad de transporte del canal. (Ecuaciones N 17 y 18 respectivamente)Realizacin de test de control de las especificaciones tcnicas del canal (Seccin N 3.2.5).Si el canal no satisface las especificaciones tcnicas, se procede a un nuevo diseo, segn las opciones:modificacin de la pendiente y luego se realiza nuevamente el test de control o,modificacin de la seccin transversal (se recomienda un aumento de un orden del 5-10% respecto a la ultima iterada), volviendo a la secuencia a partir del punto N 2 de sta seccin.Aprobado las condicionantes tcnicas, el test de control de calidad de diseo, el perfil de canal podr ser implementado en terreno.

Fig N5: Esquema de Seccin Trapezoidal de Canal de desviacin - Calculo de los componentes de la seccin transversal.Los datos de entrada para el diseo del canal, son los siguientes:rea de seccin transversal de canal: Ac (Superior al rea mnima)Base del canal : bTalud inferior: ZinfTalud superior: Zsuprea (Ac): Area de diseo, se recomienda utilizar como primera iteracin el rea mnima de diseo (Amin.; Ecuacin N 10) o una levemente superior y aumentar en cada iteracin entre un 5 10 %, hasta encontrar el diseo adecuadoBase (b): Valor predefinido normalmente igual a 0,2 m.Talud inferior y superior: Entindase taludes la inclinacin que poseen las paredes laterales del canal y las cuales se expresan en forma de proporcin, en donde 1: Z se representa de la siguiente manera:

Fig. N 6: Taludes en seccin transversalImportante en la determinacin de los taludes del canal, que stos sean adecuados para cada tipo de suelo, de modo que el canal no se desmorone (Zinf. Zsup.), teniendo cuidado de manera especial en obras de conservacin desarrollados en suelos de texturas livianas (arenosas), las cuales deben tener taludes mayores (ver recomendaciones hechas por el Ministerios de obras publicas, para canales de drenaje o proteccin de carreteras (ver Tabla N 7).

Tabla N 7: Taludes recomendados para la seccin trapecial de un canal (MOP, 1981)TerrenoTalud (Z)RocaCasi verticalTurba0.25Arcilla y revestimiento de hormign0.5 1 Tierra1Suelo arenoso2Se debe considerar que para una misma seccin transversal, aquella que posee el mayor radio hidrulico (proporcin entre el rea transversal Ac y el permetro mojado; Fig. N 5), es aquella seccin capaz de trasladar un mayor caudal (En las secciones desarrolladas para obras de conservacin de suelo, estos taludes (Z ) se encuentra entre 0.3 y 1.25Ecuacin N 11: Determinacin de Altura de Seccin transversal del canal

En donde b: base Zinf, Zsup. : Talud inferior y superior respectivamenteAc : Area de la Seccin transversal del canal

Una vez calculada la altura se procede al clculo de las siguientes componentes de la seccin transversal del canalEcuacin N 12: Clculo de Ancho superior de Seccin transversal del canal de desviacin

En donde:as : ancho superior

Ecuacin N 13: Calculo de Longitud de Talud Inferior Ecuacin N 14: Clculo de Longitud de Taludes Superior Ecuacin N 15: Clculo del Radio Hidrulico Para una Seccin TrapezoidalOpcionalmente para comprobar si los clculos de los parmetros de la seccin transversal fueron bien efectuados, se recomienda calcular el rea de la seccin transversal con la ecuacin N 16, que debiera ser igual al rea de diseo Ac.Ecuacin N 16: Clculo de rea de Seccin transversal

4.4 Capacidades del canal diseadoUna vez diseada la seccin transversal del canal, es asignada una pendiente para el canal, y se determina el coeficiente de rugosidad del canal que corresponde a las condiciones de terreno (n; segn Tabla N 8). Con estos valores se calcula la velocidad y el caudal que transportar el canal por medio de las ecuaciones de Manning descritas a continuacin. Tabla N8: Valores de n para formulas de Manning (Morales et al, 1995)Valores de n Canales y zanjasCondicin de paredesMaloRegularBuenoEn tierras, alineados y uniformes 0.020.02250.025En rocas lisos y uniformes0.030.0330.035Sinuosos y de escurrimeinto lento0.0250.02750.03Dragados en tierra0.02750.030.033Con lecho pedregoso0.030.0350.04Y bordes de tierra enhierbadosFondo (plantilla de tierra, taludes speros)0.030.0330.035Ecuacin N 17: Calculo de Caudal segn Manning (Suarez de Castro 1979; Lopez et al, 1995)

Ecuacin N 18: Calculo de velocidad de un canal segn Manning (Suarez de Castro 1979; Lopez et al, 1995)Vc : Velocidad media del agua en el canal (m/seg)Qc : Caudal del canal en (m3/seg)n : coeficiente de friccin (condicin del canal Ver Tabla N8)r : radio hidrulico (rea transversal del canal, en metros cuadrados dividida por el permetro mojado, en metros; Ecuacin N15).s : pendiente del canal. A : Area del canal (como mnimo Ecuacin N 10) A min.4.5 Test de control de especificaciones tcnicas del canalObtenidos los valores del caudal y velocidad se verifica si el diseo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones tcnicas (descritas en la seccin 3.2.2), de no ser as, se deber realizar un nuevo diseo (modificando la pendiente y/o la seccin transversal), que deber someterse nuevamente a verificacin, as sucesivamente hasta encontrar el diseo adecuado. 4.5 Test de control de especificaciones tcnicas del canal

Obtenidos los valores del caudal y velocidad se verifica si el diseo del canal se encuentra realizado en concordancia con las especificaciones tcnicas (descritas en la seccin 3.2.2), de no ser as, se deber realizar un nuevo diseo (modificando la pendiente y/o la seccin transversal), quel deber someterse nuevamente a verificacin, as sucesivamente hasta encontrar el diseo adecuado. - Condicionantes TcnicasDe esta forma el diseo de un canal deber cumplir con las siguientes caractersticas:Area del canal sea mayor o igual que el rea mnima (A min : Qesc/Vmax en donde Qesc: escorrenta crtica; Ecuacin N 7 y Vmax: Velocidad mxima permitida; Tabla N6)Ac (Ecuacin N 16) >= Amin (Ecuacin N 10) Escorrenta crtica (Qesc; Ecuacin N 7) sea menor que el caudal Qc determinado para el canal diseado (Ecuacin N 17).

Qc (Ecuacin N 17) >= Qesc (Ecuacin N 7) La velocidad del flujo del canal (Ver Ecuacin N 18) sea menor que la velocidad mxima permitida segn las caractersticas del canal diseado (Vmax; Tabla N 6).

Vc (Ecuacin N 18) >= Vmax (Tabla N 6) 5. DISEO DE SISTEMA DE ZANJAS DE INFILTRACIN

Segn Martnez de Azagra (2006), un sistema de recoleccin de agua consiste en dos partes : un rea donde se induce y genera la escorrenta superficial (rea de impluvio) y un rea donde se recogen y almacenan dichos aportes hdricos ( el rea de recepcin receptora). Para este anlisis ser considerado sistema de zanja distribuido en tres tresbolillo, como el descrito a continuacin.

Fig. N 7: Diagrama de Sistema de Zanja en Tresbolillo, unidad sistematizada.El presente modelo recoge las mejoras sealadas en el documento Mauco generalizado (Martnez de Azagra, 2006), el cual distingue entre tres coeficientes de escorrenta (CA : en la ladera antes de ser intervenidas; CI: en el rea de impluvio y CR en el rea de recepcin), se incorpora el uso de tablas de coeficiente de escorrenta (ver tabla N 9), que considera la escorrenta superficial a infiltrar, no as el agua que se va.

5.1 Precipitacin de Diseo

Tradicionalmente se ha utilizado en el diseo de sistema de zanjas de infiltracin la Mxima precipitacin en una hora con un periodo de retorno asociado (Millan, 2000; Lemus y Navarro, 2003; Pizarro, 2005), valor que puede ser calculado del anlisis de precipitaciones descritas en la seccin N 3.1, o bien se puede utilizar una precipitacin de diseo que recoja valores tales como precipitacin media diaria, o disear zanjas capaces de contener algn porcentaje precipitaciones que ocurran durante un ao. 5.2 Coeficiente de Escorrenta

Para el diseo de sistemas de zanjas de infiltracin se utilizar las tablas derivadas de nmero de curva, (Martnez de Azagra, 2006) esta metodologa subsana las graves deficiencias generadas al utilizar tablas de coeficientes de escorrenta referidos al tiempo de concentracin, ya que stos son valores mximos durante el aguacero (utilizados para obtener caudales de punta por el mtodo racional), en cambio para el diseo de zanjas de infiltracin se necesita valores medios globales, considerando todo el aguacero en su conjunto. Las tablas habituales para estimar coeficientes de escorrenta hacen depender su valor nicamente del tipo de terreno y de su cobertura, en algunos casos tambin hacen depender de la pendiente y del periodo de retorno, stas nuevas tablas consideran el tipo de vegetacin, condicin hidrolgica, tipo de suelo, condicin de humedad y son de doble entrada ya que dependen de la precipitacin de calculo, por lo tanto estas tablas son muchos ms detallada y permiten identificar ms fcil cualquier ladera en estudio. Diseo de la seccin transversal de la zanja de infiltracinPor lo tanto el dimensionamiento de las zanjas de infiltracin se realizar bajos las siguientes ecuaciones:

Ecuacin N 19: Clculo del volumen de Zanja de Infiltracin (Adaptado de Martnez de Azagra, 2006)

Ecuacin N 20: Clculo de rea de Zanja de Infiltracin (Adaptado de Martnez de Azagra, 2006)

Vz : Volumen de zanja (seccin transversal :m3)Pd : Precipitacin de diseo (mm).CI : Coeficiente de escorrentia rea de impluvio.CR : Coeficiente de escorrentia rea de recepcin.S1 : Superficie del rea de impluvioS2 : Superficie del rea de recepcin A partir del rea de la seccin transversal de la zanja, se procede a su diseo, que requiere como valores de entrada; base (b), taludes (Zinf y Zsup), datos asignados en forma arbitraria, extrados de la experiencia en terreno. Con esta informacin se determinan el resto de los componentes de la seccin transversal, mediante las siguientes ecuaciones:Altura seccin transversal : H (Ecuacin N 11)Ancho superior seccin transversal as : (Ecuacin N 12)Longitud del talud inferior : Linf (Ecuacin N 13)Longitud del talud superior: Lsup (Ecuacin N 14)Obtenido los resultados anteriores, se podr construir la matriz de la zanja, que mas tarde podr ser ejecutada en terreno

6 RECOMENDACIONES GENERALESEn consideracin a los diferentes tipos de suelos que podemos encontrar es recomendable determinar adecuadamente los taludes, ya que una mala determinacin de stos tendra como consecuencia el socavamiento de sus paredes laterales. Debido a los accidentes topogrfico del micro relieve, la distribucin espacial de las obras en terreno se ve en la practica alterada seriamente, pero a pesar de stas dificultades, debiera siempre propenderse a conformar unidades sistematizadas lo ms homognea posible de acuerdo al diseo original (zanjas, Fig. N7; canales Fig. N3); entindase como unidad sistematizada, la conformada por una rea de captacin de aguas lluvias (rea de impluvio) y un rea de recepcin correspondiente a la obra misma. El correcto funcionamiento durante la vida til estimada para cada obra de conservacin, estar directamente relacionada con su mantenimiento, ya que procesos como la sedimentacin reducen su capacidad de evacuar o retener escorrenta superficial, segn sea el caso, y por ende disminuye el periodo de retorno para el cual fueron construidas.El presente Documento subsana las falencias de utilizar tablas de coeficientes de escorrenta generadas para la estimacin de caudales mximos a travs del mtodo racional, el diseo de sistema de Zanjas de Infiltracin requiere de valores medios globales de coeficientes de escorrenta que considere todo un aguacero en su conjunto, valores que fueron derivados a partir del nmero de curva (Martnez de Azagra, 2006). Por lo tanto cabe mencionar que para el diseo de sistema de zanjas de infiltracin u otro sistema de recoleccin forestal es conveniente utilizar directamente el mtodo de nmero de curva (MODIPE, Martnez de Azagra, 1996) el cual adems entrega informacin de gran valor tales como disponibilidad hdrica en el ladera no sistematizada, en el rea de impluvio, en el rea de recepcin entre otras informacin indispensable para un buen diseo de sistema de recoleccin de aguas lluvias para la repoblacin forestal como diseos de zanjas de infiltracin7. BIBLIOGRAFABenites, C.; Arias, W. y Quiroz, J. 1980. Manual de Conservacin de suelos y aguas. Ministerio de Agricultura y Alientacin. Direccin General de aguas y suelos. Lima, Peru. Bonelli, A. 1986. Mapas de Isoyetas de Precipitaciones Mximas de 24 48 72 horas para Diferentes Periodos de Retorno. Memoria para optar al ttulo de Ingeniero Civil. Universidad de Chile. Santiago.Chow, V.; Maidment, D. y Mays, L. 1994. Hidrologa aplicada. Ediciones McGraw Hill. Francke, S.; Vargas, R.; Williams, E.; Pinto, M. y Barria, B. 1999. Recuperacin de Suelos Degradados en el Marco de la Nueva Ley de Fomento Forestal. Corporacin Nacional Forestal. SantiagoLpez, F. et al; TRAGSA 1994. Restauracin Hidrolgica y Forestal de Cuencas y Control de la Erosin. TRAGSA. Tecnologas y Servicios Agrarios S.A. Madrid, Espaa. Navarro, G.; Lemus, M.; Vsquez, R. y Bravo, R. 2000 Restauracin Hidrolgica de la Cuenca Poniente del Poblado de Sierras de Bellavista, Corporacin Nacional Forestal Martnez de Azagra, A. 1996. Diseo de sistemas de recoleccin de agua para la repoblacin forestal. Ediciones Mundi Prensa. Madrid7. BIBLIOGRAFAMartnez de Azagra, A. 2006 Mtodo de los coeficiente de escorrenta: Mauco Generalizado. Documento inedito. 29 p. Universidad de Valladolid. Espaa.

Milln, J.; Manzanares, P.; Garca, J; Real, P. 2000. Estudio bsico manejo, restauracin de suelos y control de erosin cuenca estero Nilahue VI Regin. Universidad de Concepcin.

Monsalve, G. 1999. Hidrologa para Ingeniera. Ed. Alfaomega. Mxico.

Peralta, M. 1976. Uso, Clasificacin y Conservacin de Suelo. Servicio Agrcola y Ganadero. Chile.

Surez de Castro, 1979. Conservacin de suelo. Instituto Interamericano de Ciencias Agricolas. San Jose, Costa Rica.

Ministerio de Obras Pblicas, 1981. Manual de Carreteras. Ministerio de Obras Pblicas. Direccin de Vialidad. Chile.

ANEXO: RELACIONES ENTRE EL COEFICIENTE DE ESCORRENTA Y EL NMERO DE CURVA (segn Martnez de Azagra, 2006)Por definicin el Coeficiente de escorrenta medio final de aguacero se define por la siguiente formula : En tanto la escorrenta superficial que puede generar cualquier aguacero P, se puede cuantificar mediante el mtodo de numero de curva, segn la siguiente ecuacin : si P>PA su vez el umbral de escorrenta P0 es funcin del numero de curva:

Al combinar estas dos ecuaciones se observa que el coeficiente de escorrenta es funcin de la precipitacin analizada y del nmero de curva y ste a su vez es funcin del tratamiento o explotacin del terreno, de sus condiciones hidrolgicas, del tipo de suelo y del grado de humedad del terreno al comienzo del aguacero.De esta forma coeficiente de escorrenta se representa bajo la siguiente formula en funcin del numero de curva:

Por medio de esta formula se puede transformar el numero de curva en sus correspondientes coeficientes de escorrenta, ante determinadas precipitaciones

Tabla N9: Coeficiente de escorrenta C (para un aguacero de 60 mm y condicin II de humedad)