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DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa-
ANEXOS
ANEXO N3:
CLIMATOLOGA E HIDROLOGA
REVISION DEL DOCUMENTO
Versin Fecha Objeto de la revisin
A 02-03-2015 Creacin del Documento
B 09-03-2015 Revisin
VALIDACION DEL DOCUMENTO
Redaccin Verificacin Validacin
Manel Marin Santiago Gmez Abel Lopez
Fecha Fecha Fecha
16-03-2015 16-03-2015 16-03-2015
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3: -Climatologa e Hidrologa-
ANEXOS
ANEXO N3: CLIMATOLOGA E HIDROLOGA.
INDICE
1 GENERALIDADES ..................................................................................................................... 1
2 OBJETO ..................................................................................................................................... 1
3 CLIMATOLOGA ........................................................................................................................ 1
3.1 INTRODUCCIN. ............................................................................................................. 1
3.2 PRECIPITACIONES ......................................................................................................... 1
3.3 TEMPERATURA. ............................................................................................................. 2
4 HIDROLOGA ............................................................................................................................. 4
4.1 INTRODUCCIN .............................................................................................................. 4
4.2 CARACTERSTICAS FISIOGRFICAS DE LAS CUENCAS .......................................... 4
4.2.1 PARMETROS FISIOGRFICOS ...................................................................... 4
4.2.2 TIEMPO DE CONCENTRACIN ........................................................................ 4
4.3 ESTUDIO DE PRECIPITACIN....................................................................................... 6
4.3.1 INFORMACIN PLUVIOMTRICA ..................................................................... 6
4.3.2 ANLISIS DE LA PRECIPITACIN MXIMA EN 24 HORAS ............................ 9
4.4 MXIMAS AVENIDAS .................................................................................................... 13
4.4.1 MTODO RACIONAL ........................................................................................ 14
4.4.2 CAUDAL DE DISEO DE CUENCAS MEDIANAS ........................................... 15
4.5 HIDRULICA .................................................................................................................. 16
4.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................. 17
APNDICES ..................................................................................................................................... 18
APNDICE 01: PLANO P-01 UBICACIN ..................................................................................... 19
APNDICE 02: ANALISIS DE BONDAD DE AJUSTE HIDRO ESTA. .......................................... 21
APNDICE 03: ELEMENTOS GEOMTRICOS E HIDRULICOS DE ALCANTARILLAS
EXISTENTES AL TRNSITO DE LA MXIMA AVENIDA ..................................................... 26
APNDICE 04: PLANO P-02LEVANTAMIENTO DE INFORMACIN DE ALCANTARILLAS
EXISTENTES............................................................................................................................ 29
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3: -Climatologa e Hidrologa-
APNDICE 05: VISTAS FOTOGRFICAS DE ALCANTARILLAS EXISTENTES ........................ 31
APNDICE 06:INFORMACIN DE SENAMHI ............................................................................... 34
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 1
ANEXOS
ANEXO N 3: CLIMATOLOGA E HIDROLOGA.
1 GENERALIDADES
PERU RAIL S.A., ha encargado a la empresa INGEROP la ejecucin de los estudios bsicos
y definitivos de la Estacin de Transferencia Pillones Proyecto Las Bambas, el cual se ubica
en el poblado de Pillones, Distrito de San Antonio de Chuca, Provincia de Caylloma,
Departamento de Arequipa.
2 OBJETO
El presente Anejo da respuesta a la necesidad de conocer y estudiar las condiciones
climatolgicas e hidrolgicas en las proximidades del poblado de Pillones. sto es
fundamental para la realizacin del Proyecto de Diseo e Ingeniera de Detalle para la
Construccin de la Estacin de Transferencia de Pillones.
3 CLIMATOLOGA
3.1 INTRODUCCIN.
La zona objeto de estudio se encuentra situada en la Reserva Nacional de Salinas y Aguada
Blanca. El factor que afecta de manera ms importante a la climatologa de la zona es la
altitud. Con la altitud aumenta la transparencia de la atmsfera, por lo que la insolacin se
hace ms intensa y el contraste trmico se acenta, lo que ocasiona que la sensacin de
calor o fro sea ms marcada al estar bajo el sol o a la sombra en un determinado momento
del da. Este fenmeno es originado sobre todo por la escasez de humedad atmosfrica, ya
que sta cumple un papel termorregulador.
3.2 PRECIPITACIONES
Las precipitaciones suelen ocurrir en la poca de verano por el descenso de latitud de la zona
de convergencia intertropical, alcanzando valores de entre 200 y 600 mm al ao.
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 2
Los meses de mayor precipitacin son enero, febrero y marzo, constituyendo el 65% del total
anual.
Tambin pueden ocurrir pequeas precipitaciones en invierno, por ingresos de masas de aire
fro (nevadas arequipeas). Durante todo el ao la ocurrencia de rayos, truenos, relmpagos y
fuerte nubosidad es caracterstica de esta regin.
La estacin coincide con la mnima precipitacin pluvial representada nicamente por
nevadas espordicas.
3.3 TEMPERATURA.
El clima de la regin es marcadamente rido.
La temperatura media de la zona vara entre los 2 y los 8C segn el mes.
Una estacin frgida y seca entre Abril-Septiembre, ventosa entre los meses de Junio Agosto,
con temperaturas mnimas que durante el da suelen alcanzar los -5 a -12 C. Estacin
templada a fra entre Septiembre y Abril, durante este periodo la temperatura en el da
sobrepasa los 12 C, en tanto que las noches con cielo despejado, la temperatura desciende
por debajo de los 0 C
Las temperaturas bajas influyen en el desarrollo de la flora en la zona altiplnica, la cual est
constituida predominantemente por ichu (estepa obtusa) y por arbustos con tola (spidophyllum
cuadrangulares) que se encuentran muy dispersos, concentrndose solo en las partes bajas,
tambin debido a la altitud las gramneas solamente se desarrollan en los lugares con agua
permanente como sucede en los bofedales
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 3
TABLA DE VALORES HISTORICOS DE LA ESTACION METEOROLOGICA PILLONES (SENAHMI)
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 4
4 HIDROLOGA
4.1 INTRODUCCIN
La zona de estudio es cruzada por la quebrada Hualpane, para la cual se ha determinado el
caudal de mximas avenidas para diferentes periodos de retorno. Cabe indicar que en la
actualidad esta quebrada es intersectada tanto por la va frrea Arequipa Juliaca, como por
la carretera Interocenica.
El presente estudios hidrolgico servir para el desarrollo del proyecto de la Nueva Estacin
Ferroviaria de Pillones y el acceso necesariospara la interconexin de dicha estacin con la
carretera Transocenica.
4.2 CARACTERSTICAS FISIOGRFICAS DE LAS CUENCAS
Las cuencas de la zona de estudio se pueden apreciar en el Plano P-01 Ubicacin (Ver
Apndice N 01), tomado de las Hojas 32-t y 33-t de la Carta Nacional a escala 1:100 000 del
IGN.
Cuadro N 1 Informacin Cartogrfica Utilizada
Denominacin Hoja Escala Institucin
Callalli 32-t 1:100 000 IGN
Characato 33-t 1 100 000 IGN
4.2.1 PARMETROS FISIOGRFICOS
Se ha delimitado la extensin de las cuencas que se analizan en el presente, siguiendo la
lnea de cumbres para determinar el rea drenante. Se midieron los parmetros fisiogrficos
de las cuencas ms importantes aportantes a cada punto de captacin: rea, permetro,
longitud y pendiente media del cauce principal. En el cuadro N 3 se muestran los parmetros
fisiogrficos correspondientes a las cuencas estudiadas.
4.2.2 TIEMPO DE CONCENTRACIN
Una de las variables que caracteriza la escorrenta superficial es el tiempo de concentracin.
El tiempo de concentracin mide el tiempo que se necesita para que toda la cuenca
contribuya con escorrenta superficial.
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 5
Para su determinacin se utilizan las conocidas formulas planteadas por Kirpich, US Corps Of
Engineers y Bransby Williams.
Frmula de Kirpich:
385,0
77,0
06628,0S
LTc
Dnde:
cT =Tiempo de concentracin en horas
L = Longitud del cauce principal en km
S = Pendiente entre altitudes mximas y mnimas del cauce en m/m
Frmula del US Corps of Engineers:
19,0
76,0
3,0S
LTc
Dnde:
cT = Tiempo de concentracin en horas
L = Longitud del cauce en km
S = Pendiente en m/m
Frmula de Bransby Williams:
)(1,0
2433,02,0
1,0
S
LLATc
Dnde:
cT = Tiempo de concentracin en horas
L = Longitud del cauce en km
S = Pendiente en m/m
A = rea km2
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 6
Cuadro N 2 Tiempo de Concentracin Horas
Cuenca Kirpich US Corps of Engineers
Bransby Williams
C1 0.85 1.94 1.62
C2 0.12 0.37 0.34
C3 0.20 0.54 0.50
Cuadro N 3 Tiempo de Concentracin en Cuencas Medianas y Grandes
N Cuenca
rea (Km2)
Longitud (Km)
Cota mnima
(m)
Cota mxima
(m)
Diferencia de Nivel (m)
Pendiente %
Tc Asumido
Horas
C-1 9.60 4.92 4448 4606 158 3.20 1.94
C-2 0.26 0.80 4447 4553 106 13.42 0.37
C-3 0.39 1.13 4438 4517 79 6.99 0.54
4.3 ESTUDIO DE PRECIPITACIN
4.3.1 INFORMACIN PLUVIOMTRICA
PRECIPITACIN TOTAL MENSUAL
Se ha recopilado informacin histrica, correspondiente a la Precipitacin Total Mensual,
registrada en la Estacin Pluviomtrica Pillones, la presencia de lluvias se inicia en noviembre
hasta marzo del siguiente ao. La informacin correspondiente al periodo 1964 1977 ha
sido tomada del Estudio Hidrolgico de la Presa Pillones, estudio elaborado por la empresa
HARZA en el ao 2001.
En el Cuadro N 4 correspondiente a Precipitacin Total Mensual, se aprecia los valores
promedios mensuales, en el mes de enero con 105.40 mm y en el mes de junio con 0.71 mm,
valores referenciales que muestran el comportamiento de las Precipitaciones Totales
Mensuales.
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 7
Cuadro N 4
Precipitacin Total Mensual mm
Estacin : Pillones
Latitud : 15 58
Longitud : 71 13
Altitud
Ao Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Noviembre Diciembre Total ao
1964 39.70 85.80 94.40 36.20 3.20 0.00 0.00 2.50 0.00 38.10 48.50 348.40
1965 131.90 81.90 39.90 8.90 0.00 0.00 0.00 13.00 5.30 45.60 327.80
1966 88.40 71.20 18.10 2.10 58.60 0.00 0.00 0.00 0.50 28.00 39.00 343.00
1967 85.40 150.90 104.00 48.60 14.70 0.00 86.80 0.00 61.70 1.50 5.50 572.90
1968 113.90 71.80 156.80 3.10 3.10 7.50 3.30 1.20 0.00 157.10 22.20 581.10
1969 314.30 212.60 58.10 18.00 0.00 0.90 0.00 0.00 14.80 35.40 36.10 695.00
1970 136.80 107.20 160.90 13.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 27.10 456.60
1971 115.00 144.10 236.30 10.10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 16.60 44.00 566.10
1972 83.10 31.20 105.40 11.80 0.00 1.50 0.00 0.00 21.10 0.00 56.20 323.40
1973 105.70 107.70 91.90 39.10 0.00 0.00 3.60 0.00 13.80 3.30 8.50 373.60
1974 35.20 67.10 2.20 1.30 0.00 0.00 0.00 40.00 0.00 0.00 12.10 157.90
1975 66.40 134.00 61.50 16.40 11.90 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 120.80 414.80
1976 110.80 49.80 64.60 13.10 10.40 0.00 5.70 5.90 36.50 0.00 36.70 333.50
1977 49.00 130.50 81.80 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.50 59.70 59.90 399.90
Promedio 105.40 103.27 91.14 15.87 7.84 0.71 7.10 3.54 11.64 24.64 40.16 421.00
Mximo 314.30 212.60 236.30 48.60 58.60 7.50 86.80 40.00 61.70 157.10 120.80 695.00
Mnimo 35.20 31.20 2.20 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 5.50 157.90
PRECIPITACIN TOTAL MENSUAL mm
: San Antonio de Chuca
: Caylloma
: Arequipa: 4431.00 m.s.n.m.
Distrito
Provincia
Departamento
Octubre
0.00
1.30
37.10
13.80
41.10
4.80
11.10
0.00
13.10
10.26
41.10
0.00
0.00
0.00
3.80
0.00
17.50
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 8
PRECIPITACIONES MSXIMAS EN 24H
Los registros de precipitacin utilizados para la elaboracin del estudio, son los registrados en
la Estacin Pluviomtrica de Pillones, en l se detalla con parmetros geogrficos de
ubicacin. La informacin correspondiente al periodo 1964-1977, ha sido tomada del Estudio
Hidrolgico de la Presa Pillones, estudio elaborado por la empresa HARZA en el ao 2001, y
la informacin correspondiente al periodo 1995-2013 ha sido suministrada por el Servicio
Nacional de Meteorologa e Hidrologa del Per (Senamhi), los que se muestran en el cuadro
N 5. Cuadro N 5
Precipitacin Mxima en 24 horas mm
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 9
4.3.2 ANLISIS DE LA PRECIPITACIN MXIMA EN 24 HORAS
Para la estimacin de caudales se efectu un anlisis de frecuencias de eventos hidrolgicos
mximos, aplicables a caudales de avenida y precipitacin mxima. Se consider el siguiente
procedimiento:
Uso de registros de precipitacin mxima en 24 horas registrados en los periodos entre 1694
1977 y entre 1995 - 2013.
Procesamiento de las distribuciones de frecuencia ms usuales y obtencin de la distribucin
de mejor ajuste a los registros histricos. Se utiliza el software HidroEsta del Ing. Mximo
Villon Bejar.
Anlisis estadstico de las precipitaciones mximas para periodos de retorno de 5, 20, 50, 90,
225 y 449 aos.
Estimacin de caudal.
En el siguiente cuadro se muestra las precipitaciones mximas en 24 horas por ao, desde
1964 1977 y 1995- 2013, se muestran los registros obtenidos del SENAMHI.
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 10
Cuadro N 6 Precipitaciones Mximas en 24 Horas (mm) Estacin Pillones
Ao Max. Anual
1964 29,5
1965 60,7
1966 19,0
1967 23,1
1968 33,7
1969 21,5
1970 23,2
1971 31,4
1972 22,3
1973 15,6
1974 9,4
1975 18,3
1976 17,6
1977 28,3
1995 22,6
1996 16,9
1997 21,0
1998 26,4
1999 26,6
2000 22,1
2001 25,1
2002 35,7
2003 15,6
2004 26,4
2005 21,3
2006 30,4
2007 25,6
2008 23,1
2009 22,3
2010 21,0
2011 32,1
2012 34,9
2013 20,8
ANLISIS DE LA BONDAD DE AJUSTE
Para determinar cul de las distribuciones estudiadas se adapta mejor a la informacin
histrica, de las precipitaciones mximas en 24 horas, se tienen diferentes mtodos:
a) Anlisis grfico.
b) Mtodo del error cuadrtico mnimo.
c) Test de Kolmogorov Smirnov.
d) Test de Chi Cuadrado 2X .
En el presente estudio se aplic la prueba de Kolmogorov - Smirnov ya que este anlisis es
aplicable a cualquier distribucin.
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 11
En este caso se hicieron anlisis estadsticos de las distribuciones probabilsticas de las
Precipitaciones Mximas en 24 Horas, de la Estacin Pillones, donde se dispona de datos en
una longitud de registro apropiada (33 aos). Luego de la prueba de Bondad de Ajuste en la
Estacin Pillones, donde, en resumen, al aplicar el test de Kolmogorov se encontr que las
distribuciones de mejor ajuste es la Distribucin Gumbel, ver Apndice N 02. Para este
anlisis se ha utilizado el software Hidro Esta de Ing. Mximo Villon.
ANLISIS DE FRECUENCIA
El procedimiento est basado en las diferentes distribuciones de frecuencia usadas en el
anlisis de eventos hidrolgicos mximos.
Las distribuciones usuales de frecuencia son:
Distribucin Normal (N).
Distribucin Gumbel (EV1).
Distribucin Log Normal de 2 Parmetros (LN).
Distribucin Log Pearson III (LP 3).
Del anlisis de Frecuencia para la distribucin que ms se ajuste al modelo matemtico, se
obtiene los valores de precipitaciones para diferentes perodos de retorno son los mostrados
en el cuadro N 7.
Periodo de retorno y vida til de las estructuras de drenaje:
El tiempo promedio, en aos, en que el valor del caudal pico de una creciente determinada es
igual o superado por lo menos una vez se le llama Periodo de Retorno.
El criterio de riesgo es la fijacin, a priori, del riesgo que se desea asumir por el caso de que
la obra llegase a fallar dentro de su tiempo de vida til.
Cuadro N 6Periodo de Retorno y Vida til de las Estructuras de Drenaje
Descripcin Riesgo
Admisible
Vida til
Aos
Periodo de
Retorno
Estructuras mayores puentes
0.20 100 449
Estructuras medias pontones
0.20 50 225
Alcantarillas 0.20 20 90
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 12
La precipitacin para periodos de retorno, es procesada mediante el anlisis de frecuencia por
el mtodo de valores extremos, procesando los valores mximos anuales de la serie histrica
de precipitaciones mximas en 24 horas, mediante los mtodos de distribucin Normal, Log
Normal de 2 parmetros, y Gumbel (Apndice N 02), resultando la distribucin que ms se
ajusta a la distribucin de la serie histrica la Distribucin de Gumbel, permite determinar las
probabilidades de ocurrencia, para Periodos de Retorno de: 5, 20, 50, 90, 225 y 449 aos,
correspondientes al tiempo de vida til de las estructuras de drenaje, y con la garanta del
20% de riesgo permisible de falla (Cuadro N 7).
Cuadro N 7 Precipitaciones mximas de 24 horas mmPeriodos de Retorno
Estacin Pillones 1964 1977 y 1995 - 2013
Periodo de Retorno
T
P mx. 24 H
mm
5 34.0
20 47.9
50 56.7
90
Alcantarillas 62.3
225
Pontones 72.0
449.0
Puentes 77.6
INTENSIDADES MXIMAS DE PRECIPITACIN
Para la estimacin de la escorrenta se ha realizado un clculo de la precipitacin de diseo a
partir de la precipitacin mxima en 24 horas. Para tal efecto, se ha utilizado la relacin de
Dyck. Esta relacin permite estimar la lluvia mxima PD para cualquier duracin D (en
minutos) entre 8 y 720 minutos, en funcin de la precipitacin mxima en 24 horas.
I = P24 (Tc / 1440) ^ 0.25 / Tc
Donde:
I= Intensidad de Precipitacin en mm/hora.
P24= Precipitacin Mxima de 24 Horas para el Periodo de Retorno, en mm.
Tc= Duracin de la lluvia en mm.
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 13
En la zona en estudio no es necesario la instalacin de puentes, por lo que se determinara las
intensidades de precipitacin para el drenaje del escurrimiento superficial mediante pontones
y alcantarillas, utilizando la precipitacin mxima de 24 horas para los periodos de retorno de
225 y 90 aos, valores que se detallan en el siguiente cuadro:
Cuadro N 8 Intensidad de lluvia para Tr = 90 Aos mm/Hora
Periodo de retorno T = 90 aos Pmax 24 horas = 62.3 m
4.4 MXIMAS AVENIDAS
El sistema hidrogrfico de las cuencas en estudio, corresponden al Ocano Pacfico, inicia en
la parte alta como afluente del ro Pausa, el que desemboca en el ro Sumbay, hasta llegar al
embalse Aguada Blanca, descargas que continan en el cauce del ro Chili; con la unin de
las descargas de los ros Chili y Yura, dan como resultado el ro Vtor, este ltimo al unirse
con el ro Siguas dan como resultado el ro Quilca, nombre con el que desembocan las aguas
al Ocano Pacfico.
Duracin
Tc (minutos)
Duracin
(horas)
Precipitacin
(mm)
Intensidad
(mm / hora)
10 0.17 17.98 107.91
20 0.33 21.39 64.16
30 0.50 23.67 47.34
40 0.67 25.43 38.15
50 0.83 26.89 32.27
60 1.00 28.15 28.15
70 1.17 29.25 25.07
80 1.33 30.25 22.68
90 1.50 31.15 20.77
100 1.67 31.98 19.19
110 1.83 32.75 17.87
120 2.00 33.47 16.74
130 2.17 34.15 15.76
140 2.33 34.79 14.91
150 2.50 35.39 14.16
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 14
Para cada una de las quebradas, se determina la mxima avenida, en funcin a los
parmetros morfolgicos, tales como el rea de la cuenca, pendientes, longitud del cauce
principal y la mxima intensidad de precipitacin, determinadas para la zona en estudio (Ver
Apndice N 03).
Cuadro N 9 Mtodos de anlisis, Precipitacin Escorrenta
rea de Cuenca
(Km2)
Tc
(Hrs) Mtodo de clculo
Menor 10 Kirpich, Bransby, Temez Racional
Entre 10 y 30 Kirpich, Bransby, Temez Hidrograma Triangular
Entre 30 y 30 000 Kirpich, Bransby, Temez S.C.S. (HMS)
4.4.1 MTODO RACIONAL
El mtodo racional recomendado por la Direccin de Vialidad de los Estados Unidos de
Amrica, es expresado mediante la siguiente frmula:
Q = C I S / 360
En la que cada variable representa:
Q = Mximo escurrimiento en m3/seg.
C = Coeficiente ponderado del escurrimiento, se asume 0.45 valor indicado en la tabla N 08
Coeficientes de escorrentia mtodo racional, Manual de Hidrologa y Drenaje del MTC set
2009; terreno sin vegetacin, tipo de suelo permeable pendiente del cauce entre 20 y 5 por
ciento.
I = Intensidad promedio de precipitacin en mm por hora, para la frecuencia establecida y para
una duracin igual al tiempo de concentracin.
S = rea de la cuenca en hectreas.
Los resultados, se presentan en el Cuadro N 10, en el que se muestran los parmetros
geomorfolgicos de cada cuenca y el clculo de la descarga mxima en funcin a las
variables del mtodo racional.
La cuenca N 1 tiene superficie cercana a 10 Km2, la determinacin de la descarga mxima
se utilizara el mtodo del Hidrograma Unitario. Las cuencas 2 y 3 la descarga mxima ser
determinado utilizando el Mtodo Racional.
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 15
Cuadro N 10 Parmetros Geomorfolgicos y Mxima Avenida Mtodo Racional
Cuenca
N
Coeficiente
Escorrenta
rea
Has
Intensidad
mm/hora
Descarga Terica
M3/seg
Descarga Asumida
M3/seg
2 0.45 26 60.20 1.95 2.00
3 0.45 39 45.15 2.20 2.20
4.4.2 CAUDAL DE DISEO DE CUENCAS MEDIANAS
En este caso para la determinacin de descargas mximas en las cuencas medianas, donde
aparecen efectos de difusin, que atenan el caudal pico, se aplic el mtodo de
precipitacin-descarga, en base al hidrograma unitario. Este mtodo es vlido para cuencas
medianas 2,5 km
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 16
Cuadro N 11 Descarga Mxima Mtodo del Hidrograma Unitario Cuenca N 1
Cuenca rea
Km2
P mx. mm
Longitud Km
H Desnivel
m
C
Escorrentia
Tiempo Concentracin hrs
Descarga
Mxima m3/seg
1 9.60 72.00 4.92 158 0.45 0.85 4.53
4.5 HIDRULICA
La alcantarilla ferroviaria es de seccin transversal tipo bal, es decir que en la parte superior
est cubierto por una estructura tipo arco, geometra que podra servir como rea del borde
libre.
La alcantarilla vial es de seccin trapezoidal, con 2.85 m de altura, facilitando mayor
capacidad hidrulica de la requerida, con tirante de 0.80 permite el paso de la descarga
mxima.
Cuadro N 12 Trnsito de Escurrimiento Superficial en Alcantarillas Mxima Avenida
Parmetro Unidad Alcantarilla Ferroviaria
Alcantarilla Vial
Descarga m3/seg 4.53 4.53
Base m 1.50 2.20
Tirante mximo
m 1.30 0.80
Rugosidad 0.020 Mampostera 0.016 Concreto
Pendiente m/m 0.02 0.015
Tirante m 0.67 0.53
Las dos alcantarillas se encuentran en capacidad hidrulica bien dimensionadas, por permitir
el trnsito de la mxima avenida, correspondiente a la descarga de 4.53 m3/seg.
El sistema de drenaje existente, para la descarga de la cuenca N 1, comprende una
alcantarilla que cruza la plataforma ferroviaria, y continua mediante otra alcantarilla que cruza
la plataforma vial. En el Apndice N 04, se presenta Plano P-02 Levantamiento de
Informacin de Alcantarillas Existentes, y en el Apndice N 05, las Vistas Fotogrficas de las
mismas.
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DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 17
INSPECCION EN CAMPO
Cuenca N 1
Se ha inventariado las dos alcantarillas, informacin que se detalla a continuacin.
Cuadro N 13 Trnsito de Escurrimiento Superficial en Alcantarillas Existentes
Parmetro Unidad Alcantarilla Ferroviaria
Alcantarilla Vial
Base m 1.50 2.20
Tirante mximo m 1.30 0.80
Rugosidad 0.020 Mampostera 0.016 Concreto
Pendiente m/m 0.02 0.015
Descarga mxima
m3/seg 8.40 8.06
Considerando el trnsito de las mximas avenidas, en la cuenca N 1, en cada alcantarilla,
como el trnsito del agua en canales abiertos, y mediante la frmula de Manning, se
determina la mxima descarga que podra transitar en cada estructura hidrulica, la cual es
de 8.4 m3/seg.
4.6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La informacin utilizada para la elaboracin del presente estudio corresponde a la Estacin
Pluviomtrica Pillones, para el periodo 1964 1977 y 1995 - 2013.
La precipitacin anual mxima en la zona del estudio es de 695 mm, y la precipitacin
mxima en 24 horas es de 60.70 mm.
La descarga mxima obtenida mediante procedimientos y metodologas matemticas, que
discurre por la quebrada adyacente es de 4.53 m3/seg. En el diseo geomtrico de las
alcantarillas existentes, para el trnsito de la mxima avenida, ha sido considerado con un
factor de seguridad, de tal manera que su capacidad acepta el doble del valor determinado
matemticamente.
Se recomienda que el diseo de una nueva alcantarilla para el cruce de la quebrada
adyacente, para el desarrollo del Acceso Oeste, considere una descarga mxima de 8.40
m3/seg.
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DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 18
APNDICES
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DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 19
APNDICE 01: PLANO P-01 UBICACIN
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 20
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 21
APNDICE 02: ANALISIS DE BONDAD DE
AJUSTE HIDRO ESTA.
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 22
PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS ANUAL
DISTRIBUCION NORMAL
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 23
PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS ANUAL
DISTRIBUCION GUMBEL
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 24
PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS ANUAL
DISTRIBUCION LOG NORMAL 2 PARAMETROS
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 25
PRECIPITACION MAXIMA EN 24 HORAS ANUAL
DISTRIBUCION LOG GUMBEL
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 26
APNDICE 03: ELEMENTOS GEOMTRICOS E
HIDRULICOS DE ALCANTARILLAS
EXISTENTES AL TRNSITO DE LA MXIMA
AVENIDA
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 27
TRANSITO DE MAXIMA AVENIDA
MAMPOSTERIA DE PIEDRA
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 28
RECUBRIMIENTO CON MORTERO ARENA CEMENTO
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 29
APNDICE 04: PLANO P-02LEVANTAMIENTO
DE INFORMACIN DE ALCANTARILLAS
EXISTENTES
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 30
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN
DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 31
APNDICE 05: VISTAS FOTOGRFICAS DE
ALCANTARILLAS EXISTENTES
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 32
Alcantarilla existente bajo la plataforma ferroviaria
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 33
Alcantarilla existente bajo carretera Transocenica
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 34
APNDICE 06:INFORMACIN DE SENAMHI
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Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 35
DISEO E INGENIERIA DE DETALLE: CONSTRUCCIN DE LA ESTACIN DE TRANSFERENCIA DE PILLONES
Anexo n 3:-Climatologa e Hidrologa- 36