Calibración y Ajuste de métodos de cálculo de caudales máximos para el diseño de alcantarillas, aplicados a un tramo de La Ruta Nacional 419, San Juan, Argentina

FERNÁNDEZ, M.; ESPER ANGILLIERI, M.Y

Córdoba

Congreso; 19° Congreso Geológico Argentino; 2014

Asociación Geológica Argentina

El área de estudio comprende un tramo de la Ruta Nacional Nº419, desde el empalme con la Ruta Provincial Nº 436 (Departamento Iglesia) hasta el puente de Pachaco en el Río San Juan (Departamento Calingasta), Provincia de San Juan (Figura N°1). El clima se caracteriza por ser semiárido templado, con temperaturas moderadas. La temperatura media anual oscila alrededor de los 12,4ºC, la máxima media es de 21,5ºC y la mínima media de 2,9 ºC. El valor de precipitación máxima diario registrada es de 70 mm en febrero de 1976 y un mínimo diario de 3 mm en marzo de 1970. Los valores máximos de precipitación se registran para enero y febrero, mientras los mínimos para julio y agosto. Las nevadas son relativamente frecuentes en invierno, con un promedio de siete días de nevada por año y con máxima en julio y agosto. La Ruta Nacional 419 se desarrolla entre la Precordillera Central y Occidental (Ortiz y Zambrano, 1981). Desde el punto de vista litológico el tramo de ruta en estudio se caracteriza por afloramientos de grauvacas grises verdosas que alternan con limolitas y lutitas pizarrosas y conglomerados con intercalaciones de areniscas y lutitas de edad devónica, continúan la secuencia conglomerados, areniscas y pelitas del Pérmico y finalmente, concluyen la secuencia, depósitos pedemontanos antiguos y modernos. Estructuralmente, la Precordillera Central y Occidental, están representada por una faja plegada y corrida epidérmica, con fallas de alto ángulo y vergencia oriental. El escurrimiento superficial está caracterizado por arroyos de régimen efímero, cuyo único sistema de aporte son precipitaciones estivales de corta duración pero de carácter torrencial. Estas provocan una gran escorrentía superficial que origina crecientes cortas, violentas y con altas velocidades de escurrimiento, favorecidas por la escasa vegetación natural y por la elevada pendiente en el área montañosa y transportan cantidades de material sólido que se acumula en el valle, provocando daños a la porción de ruta que estamos considerando. Se trata de cuencas alargadas de elevada pendiente, lo que favorece una rápida descarga. En general la red de drenaje presenta diseño subdendrítico a paralelo con control estructural, debido a fallas y a la estratificación de las rocas que forman las sierras y en el área pedemontana, su diseño es principalmente divergente donde se desarrollan abanicos aluviales. El objetivo principal del presente trabajo consiste en determinar los caudales máximos teóricos que predicen las dos expresiones de cálculo de derrames más usadas en la práctica vial: el Método General Racionalizado del Ing. Federico Ruhle de la D.N.V (Rhule, 1966), y el Método Racional Clásico (Kuichling, 1989), para compararlos y ajustarlos mediante los caudales máximos efectivamente escurridos en las obras de arte existentes observados en el campo en el tramo de ruta seleccionada. Para cumplir con el objetivo propuesto se realizó la evaluación de los aspectos hidrológicos de las cuencas principales que afectan el tramo de ruta estudiado. Se analizaron sus diversas características morfométricas (Figura N°1) y se calcularon algunos parámetros básicos (área, perímetro, longitud, altitud y pendiente del cauce principal). La delimitación de cuencas y marcado de red de drenaje se obtienen a partir de la interpretación y análisis digital de imágenes satelitales Ikono (4m de resolución) y Landsat 7 ETM (30 y 15 m de resolución), adquiridas mediante Google EarthTM y usando tecnología SIG, además se utilizaron cartas topográficas del IGM a escala 1:100.000 y registro de precipitaciones de las estaciones pluviométricas cercanas. En trabajos de campaña se realizan mediciones en las obras de arte existentes. Las mismas deben haber funcionado bajo condiciones hidrológicas desfavorables que puedan asimilarse a valores de máximos escurrimientos. También se evalúan las características de los cauces para adoptar los valores de las variables que  intervienen en las fórmulas. Con los datos de campo se determinan los caudales con la verificación hidráulica, utilizando el software CULVERT MASTER de Haestad Methods de EE.UU. 1997Finalmente, con los valores de los análisis de comparación caudales teóricos y caudales hidráulicos para este trabajo, se obtuvo un resumen de los valores de coeficientes de ajuste considerados como óptimos para calibrar los parámetros de intensidad de lluvia ?I? que se sugieren adoptar, para aplicarlo en las fórmulas de los Método Racional, como así también la Intensidad de lluvia Rt y el coeficiente de escorrentía ?E? del método Racional Generalizado del Ing. F. Rhule (Tabla N°1). Por los valores de PR e ID expuestos se considera importante sugerir que para la Ruta Nacional Nº 419 se utilice el Método Racional Generalizado corrigiendo los valores de escorrentía ?E? por un coeficiente Cc = 0,60 en todas las cuencas que afecten a la mencionada ruta. Con las expresiones teóricas calibradas a nuestras condiciones climatológicas y de suelos se facilitará, entre otras aplicaciones, la adopción de medidas correctivas para las obras hidráulicas de aquellos sectores de ruta que recurrentemente sufren deterioros de importancia en las épocas estivales. Es importante destacar que mediante la evaluación propuesta por esta metodología se ha determinado que es de suma importancia el relevamiento de campo realizado, ya que permitió observar los aspectos de funcionamiento reales de las obras de arte seleccionadas, y que si bien tienen una permanente conservación por parte de las dependencias de la vialidad a cargo, se deberían ajustar los diseños de las obras a reparar en base a estos estudios hidrológicos teóricos para que los caudales de diseño sean evacuados por las obras sin sufrir los daños que afectan al tránsito y al usuario. Estos también generan importantes costos en las reparaciones del camino y de las alcantarillas dañadas.