CUENCAS HIDROLOGICAS CON CIVIL 3D

En el cálculo de sistemas de drenaje para aguas pluviales es común definir el área tributaria a determinado punto (Cuenca Hidrográfica) para, a través de la fórmula racional, determinar el caudal máximo de escorrentía superficial que “pasará” por dicho punto.

En el uso de la referida fórmula racional, es necesario definir un parámetro: el Tiempo de Concentración, a fin de obtener la intensidad de la Lluvia de Diseño.

El cálculo del Tiempo de Concentración está relacionado con la longitud del cauce principal de la Cuenca así como con su pendiente. Para los que han tenido que calcularlo, sabrán que la cuestión es algo complicada de forma manual, pues requiere la determinación no sólo de la ruta de mayor longitud para el flujo sino también de la pendiente promedio y/o el desnivel en ella.

Con la incorporación a la Ficha Prospector de las Cuencas Vertientes, se ha logrado en CIVIL 3D 2012 que no sólo se defina de forma automática los límites de la Cuenca tributaria a determinado punto sino que también se ha incorporado el cálculo del Tiempo de Concentración utilizando el método del TR-55 del “USA Soil Conservation Service”.

El referido método es prácticamente un Estándar para el cálculo del Tiempo de Concentración en la mayor parte de los Estados Unidos de Norteamérica pero, ciertamente, en nuestros países latinoamericanos sigue utilizándose el método de Kirpich (o similares). Así que debes tener esto en cuenta al momento de realizar algún análisis a través de las Cuencas Vertientes de CIVIL 3D 2012.En cualquier caso, los resultados que AUTOCAD CIVIL 3D 2012 te suministra cuando creas las Cuencas Vertientes, te servirán para calcular, por tu cuenta, el Tiempo de Concentración.

Veamos a continuación la forma en que crearemos Cuencas Vertientes sobre una superficie de AUTOCAD CIVIL 3D:

1Ubica en la Ficha Prospector al Grupo Cuencas Vertientes, pulsa el botón derecho del ratón sobre él para crear un nuevo Grupo:

Asigna un Nombre para el grupo en el diálogo que se presenta en pantalla. En este tutorial lo denominaremos Cuencas Análisis. Pulsa Aceptar para cerrar el diálogo, tendrás una nueva entrada en la Ficha Prospector, bajo Cuencas Vertientes:

Como con otros objetos, por ahora nuestro grupo está vacío, así que tenemos que agregarle algunas Cuencas Vertientes. Así que, desde el grupo Cuencas Análisis, pulsa el botón derecho del ratón para ver las opciones disponibles:

En este caso, optaremos por crear la Cuenca Vertiente desde una superficie…

Con la opción de crear la cuenca desde una superficie tendrás que seleccionar el punto que define a la cuenca (el de menor cota en ella) sobre la superficie, para que CIVIL 3D genere los límites así como la ruta para el cálculo del Tiempo de Concentración.De esta forma, cuando la Ventana de Comandos (o la Entrada Dinámica) te solicite: Especificar punto para caudal de descarga, haz clic sobre algún punto de la superficie para el cual deseas definir la Cuenca Vertiente.

Se presenta en pantalla el Diálogo Crear Cuenca Vertiente a partir de superficie:

Al pulsar Aceptar, para cerrar el diálogo, tendrás creada la Cuenca Vertiente y la ruta que define el Tiempo de Concentración de dicha Cuenca:

4Una vez creada la cuenca, verás que en la Ficha Prospector→ Cuencas Vertientes→ Cuencas Análisis, hay una nueva entrada:

Observa además que, para esa Cuenca Vertiente, existe la posibilidad de acceder a la Ruta de caudal. Allí es donde podrás modificar la información del cauce principal de esa cuenca.

Si seleccionas el componente Ruta de caudal y pulsas el botón derecho del ratón, tendrás la opción, entre otras, de Editar Segmentos de caudal…

Allí podrás obtener las propiedades de la ruta que utiliza CIVIL 3D para el cálculo del Tiempo de Concentración. La información se presentará en la Ventana Panorama:

Como ves, allí está la información que podrías utilizar, suponiendo que no está en tus planes aplicar el método del TR-55, para el cálculo del Tiempo de Concentración.

Vale decir que CIVIL 3D en este caso tiene la opción de definir varios tramos para el cálculo del tiempo de concentración a lo largo del cauce principal y, cada tramo podrá tener distintas características según lo establecido por el método TR-55, para lo cual tendrás que modificar el Campo Tipo de Caudal. Así que, podrías experimentar un poco a ver qué resulta agregando más tramos a la ruta calculada. Claro, cada tramo tendrá que tener una configuración así como sus propiedades para que CIVIL 3D comprenda qué estamos modelando.

Contando con una superficie definida en CIVIL 3D podremos entonces, de manera similar al análisis que realizamos con el comando Gota de Agua, realizar un análisis de las cuencas de captación en esta superficie con el comando Cuenca Vertiente.

Supongamos que, para los efectos de un estudio hidrológico, se desea estimar el área y los límites de la cuenca tributaria al punto denominado “A” en el archivo Definicion_Cuencas.dwg. Veamos con el siguiente ejercicio los pasos a seguir para definirla en CIVIL 3D.

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En el archivo Definicion_Cuencas encontraremos ya la superficie definida, con nombre Terreno Original, así como el Punto “A”, respecto al cual se requiere la definición de la cuenca de captación o vertiente.

Es importante tener en cuenta que el punto respecto al cual se desea definir la cuenca vertiente debe ser un punto bajo o una depresión, pues en caso contrario no tendría sentido esta definición e igualmente CIVIL 3D no podrá darnos un resultado adecuado.

Seleccionando la Superficie Terreno Original desde el área de dibujo, observaremos que la Ficha Contextual presenta el Panel Analizar, desde el cual seleccionaremos la Herramienta Cuenca vertiente, la cual cargará el diálogo del mismo nombre.

En este diálogo especificaremos las propiedades que definirán a la polilínea que delimitará a la cuenca, como por ejemplo si usamos una polilínea 2D o 3D (en esta última los vértices que la definen tendrán una altitud o coordenada “Z”). Pulsaremos Aceptar y seleccionaremos desde

el dibujo (con ayuda de la referencia a objetos) el centro del círculo que acompaña al Punto “A”. Luego de unos instantes CIVIL 3D creará el polígono cerrado que define a la cuenca, indicándonos en la Ventana de Comandos el área total de ésta.