Indice general BETEARTE, S.L.

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1 Indice general 1.- CALCULO HIDROMETEOROLOGICO DEL CAUDAL MAX. DE AVENIDA AREA INTENSIDAD COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA CAUDAL CÁLCULO DE LA SECCIÓN DEL CANAL PERIMETRAL QUE DRENA LA LADERA E DE LA VAGUADA CÁLCULO DE LA SECCIÓN DEL CANAL PERIMETRAL QUE DRENA LA LADERA O DE LA VAGUADA pág. 1 de 11

2 1.- CALCULO HIDROMETEOROLOGICO DEL CAUDAL MAX. DE AVENIDA PERÍODO DE RETORNO: 100 AÑOS METODO DE CALCULO: CÁLCULO HIDROMETEOROLÓGICO DE CAUDALES MÁXIMOS EN PEQUEÑAS CUENCAS NATURALES (MOPU 1987) Para cada período de retorno elegido, se necesita calcular los factores que intervienen en la fórmula general: en la que: Q = C I A / 3 Q (m³/seg.) = Caudal punta correspondiente a un período de retorno dado. I (mm/h.) = Máxima intensidad media en el intervalo de duración T c, para el mismo período de retorno. A (km²) = Superficie de la cuenca. C = Coeficiente de escorrentía del intervalo donde se produce I AREA. Se aconseja aplicar la fórmula para áreas inferiores a 75 km². El área se determina planimetrando la superficie en la cartografía. Se obtiene que: A = 0,02115 km² INTENSIDAD. a) Se determina el valor de I 1 / I d recomendado por la figura 1. I 1 / I d = 9 pág. 2 de 11

3 b) Se calcula D = T c = 0,3 ( L / J 1/4 ) 0,76. T c es el tiempo de concentración, y es el tiempo necesario para que las precipitaciones caídas en zonas alejadas, puedan hacer su viaje hasta el punto de desagüe. Este T c es característico de cada cuenca y por lo tanto independiente de la configuración y magnitudes del aguacero. En principio, puede sorprender tal afirmación, pensando que a mayor cantidad de lluvia le correspondería un menor valor de T c, por aumentar el caudal de los ríos y con él la velocidad. Pero, si bien es cierto que el caudal crece con la velocidad, también lo hace simultáneamente el manto de agua circulante por el terreno y red de drenaje, con la consiguiente laminación y retraso en el proceso de evacuación, por lo que ambos efectos de signo contrario se contrarrestan. Sobre la cartografía se deducen los valores de la longitud L y pendiente J del curso principal. L = 0,500 km La pendiente se halla dividiendo la variación del desnivel, que en este caso es de 85 m, por la longitud del curso principal, obteniéndose que: Por lo tanto: J = 0,17 % T c = 0,248 horas c) Con esas cifras de I 1 / I d y D, se deduce I / I d por las curvas de la figura 2. Se tiene que I / I d = 18,6 d) Para el período de retorno deseado se deduce I multiplicando I / I d por la correspondiente I d = P d / 24. La máxima precipitación diaria P d se obtiene a partir de la tabla Máxima intensidad de precipitación It de las Normas Técnicas BAT para carreteras de Bizkaia, por lo tanto, para un período de retorno de 100 años, la máxima precipitación en 24 horas será: pág. 3 de 11

4 Y por tanto: P d = 120 mm/día I d = 120 / 24 = 5 mm / h Con lo que : I = I d 18,6 = 93 mm / h COEFICIENTE DE ESCORRENTÍA. e) Se analizan las características del suelo y vegetación de la cuenca mediante visita a la misma, fotografía aérea, planos, etc., y se deduce provisionalmente un valor medio de P 0, según indicaciones de la tabla modificada del U.S. Soil Conservation Service. Se considera que: P 0 = 14 f) Este valor se multiplica por el factor regional que le corresponde según el plano de la figura 4 obteniéndose la cifra definitiva de P 0. Factor regional = 1,8 Entonces: P 0 = 25.2 Se calcula el coeficiente de escorrentía C, según la fórmula: C = (P d P 0 )(P d + 23 P 0 ) / (P d + 11 P o )² C = 0,42 pág. 4 de 11

5 1.4.- CAUDAL. Volviendo a la fórmula general: Q = C I A / 3 = 0, ,02115 / 3 se obtiene que: Q = 0,28 m³ / s El área de drenaje de la ladera oeste es de km 2, lo que supone aproximadamente un 20 % del área total a drenar por los perimetrales. Por lo tanto, el caudal a recoger por los drenes que circulan por la ladera O serán el 20 % del caudal total, es decir, Q = 0,056 m³ / s. Siendo esto así, el caudal a drenar por los perimetrales de la ladera E será la resta del total menos lo que discurre por la ladera O, lo que es Q = 0,224 m³ / s. pág. 5 de 11

6 2.- CÁLCULO DE LA SECCIÓN DEL CANAL PERIMETRAL QUE DRENA LA LADERA E DE LA VAGUADA. NORMAS TÉCNICAS BAT PARA CARRETERAS DE BIZKAIA, DIPUTACIÓN FORAL DE BIZKAIA, DEPARTAMENTO DE OBRAS PÚBLICAS Y TRANSPORTES. Dimensionamiento de los conductos abiertos. Generalmente las cunetas actúan como elementos de intercepción, recibiendo lateralmente el agua aportada por las superficies adyacentes. Su capacidad puede calcularse por la fórmula de Manning para régimen uniforme, considerando como caudal de cálculo, el máximo que se produzca en el punto más bajo o de final del tramo y considerando como pérdida de carga unitaria, el valor de la pendiente de fondo. Según el dato obtenido en los cálculos hidrometeorológicos anteriores, el caudal de cálculo es de: Q Cálculo = 0,28 m 3 /s Sin embargo, este canal no tiene que desalojar todo el caudal sino parte de él. Este canal, recoge el 80 % del total. Por tanto, el caudal que tiene que desaguar el canal perimetral de ladera E es de: Q = 0,224 m 3 /s. El dimensionamiento se realizará a partir de la figura 5.2.: CURVAS PARA DETERMINAR LA PROFUNDIDAD NORMAL EN CUNETAS TRAPECIALES Y RECTANGULARES DE LA PÁGINA 5-3. Como valor de S (pérdida de carga unitaria en m/m o pendiente de la línea de energía), se tomará el valor de la pendiente media que tendrá el canal. Esta pendiente es del 32%: S = 0,32. pág. 6 de 11

7 El valor del coeficiente de rugosidad, se obtiene a partir del cuadro 2.2. Se entra en este cuadro teniendo en cuenta que el tipo de conducto es abierto, revestido con hormigón. Este valor es de: n = 0,017. Dado lo elevado de la pendiente, se propone una bajante de dimensiones medias: - Anchura: 0,8 m. - Altura: 0,2 m. Por lo tanto, el valor de y/b = 0,25. Hay que comprobar que dicha bajante desaloja todo el caudal. Con estos valores y teniendo en cuenta que: Para cunetas rectangulares z = 0. Entrando en la gráfica, se obtiene un valor de: Q x n / S 1/2 x b 8/3 = 0,075 pág. 7 de 11

8 Como en esta fórmula el único valor que se desconoce es el valor del caudal que desaloja esta sección: Q = 1,37 m3/s > 0,224 m3/s. Por tanto, la sección de la bajante desalojará el caudal. Hay que comprobar esta sección en cuanto que no debe rebasar la velocidad límite, en cuanto a este punto la norma dice que "Si se adopta un revestimiento de hormigón para evitar la erosión, se pueden rebasar excepcionalmente las velocidades límite establecidas en un 60% (pág. 2-15)". La velocidad máxima recomendada para cuneta de hormigón es de 4,5 m/s, por lo tanto, excepcionalmente, se podrán alcanzar unas velocidades de: Como: despejando: V lim = 7,2 m/s Q = v x S v = 0,224 m 3 /s / 0,2 m x 0,8 m = 1,4 m/s < 7,2 m/s por lo tanto la sección propuesta de la bajante es válida y de dimensiones medias las siguientes: Anchura: 0,8 m. Altura: 0,2 m. pág. 8 de 11

9 3.- CÁLCULO DE LA SECCIÓN DEL CANAL PERIMETRAL QUE DRENA LA LADERA O DE LA VAGUADA. NORMAS TÉCNICAS BAT PARA CARRETERAS DE BIZKAIA, DIPUTACIÓN FORAL DE BIZKAIA, DEPARTAMENTO DE OBRAS PÚBLICAS Y TRANSPORTES. Dimensionamiento de los conductos abiertos. Generalmente las cunetas actúan como elementos de intercepción, recibiendo lateralmente el agua aportada por las superficies adyacentes. Su capacidad puede calcularse por la fórmula de Manning para régimen uniforme, considerando como caudal de cálculo, el máximo que se produzca en el punto más bajo o de final del tramo y considerando como pérdida de carga unitaria, el valor de la pendiente de fondo. Según el dato obtenido en los cálculos hidrometeorológicos anteriores, el caudal de cálculo es de: Q Cálculo = 0,24 m 3 /s Sin embargo, este canal no tiene que desalojar todo el caudal sino parte de él. Este canal, recoge el 80 % del total. Por tanto, el caudal que tiene que desaguar el canal perimetral de ladera E es de: Q = 0,056 m 3 /s. El dimensionamiento se realizará a partir de la figura 5.2.: CURVAS PARA DETERMINAR LA PROFUNDIDAD NORMAL EN CUNETAS TRAPECIALES Y RECTANGULARES DE LA PÁGINA 5-3. Como valor de S (pérdida de carga unitaria en m/m o pendiente de la línea de energía), se tomará el valor de la pendiente media que tendrá el canal. Esta pendiente es del 24%: pág. 9 de 11

10 S = 0,24. El valor del coeficiente de rugosidad, se obtiene a partir del cuadro 2.2. Se entra en este cuadro teniendo en cuenta que el tipo de conducto es abierto, revestido con hormigón. Este valor es de: n = 0,017. Dado lo elevado de la pendiente, se propone una bajante de dimensiones medias: - Anchura: 0,8 m. - Altura: 0,2 m. Por lo tanto, el valor de y/b = 0,25. Hay que comprobar que dicha bajante desaloja todo el caudal. Con estos valores y teniendo en cuenta que: Para cunetas rectangulares z = 0. Entrando en la gráfica, se obtiene un valor de: Q x n / S 1/2 x b 8/3 = 0,075 pág. 10 de 11

11 Como en esta fórmula el único valor que se desconoce es el valor del caudal que desaloja esta sección: Q = 1,19 m3/s > 0,056 m3/s. Por tanto, la sección de la bajante desalojará el caudal. Hay que comprobar esta sección en cuanto que no debe rebasar la velocidad límite, en cuanto a este punto la norma dice que "Si se adopta un revestimiento de hormigón para evitar la erosión, se pueden rebasar excepcionalmente las velocidades límite establecidas en un 60% (pág. 2-15)". La velocidad máxima recomendada para cuneta de hormigón es de 4,5 m/s, por lo tanto, excepcionalmente, se podrán alcanzar unas velocidades de: Como: despejando: V lim = 7,2 m/s Q = v x S v = 0,056 m 3 /s / 0,2 m x 0,8 m = 0,35 m/s < 7,2 m/s por lo tanto la sección propuesta de la bajante es válida y de dimensiones medias las siguientes: Anchura: 0,8 m. Altura: 0,2 m. pág. 11 de 11