MTODO DEL MOLINETEMolinetes.- Los molinetes son aparatos constituidos de paletas o conchas mviles, las cuales, impulsadas por el lquido, dan un nmero de revoluciones proporcional a la velocidad de la corriente.Existen dos tipos de molinetes, el de cazoletas y el de hlice, los cuales pueden ser montados sobre una varilla para el aforo de corrientes superficiales o suspendidos desde un cable durante el aforo de ros, diques profundos, etc. Tipo Hlice

Tipo taza cnica

Un molinete mide la velocidad en un nico punto, es por esto que, para calcular el caudal total se deben realizar varias mediciones.Segn sea el grado de precisin que se quiera obtener en el aforo, se tomarn mayor o menor nmero de puntos de medida en la seccin. Cuando se pretende obtener una alta precisin, se elegirn mayor nmero de verticales en la seccin y se calcular la velocidad media en cada vertical. Para cada seccin entre dos verticales de medida, el rea se calcula como el producto del promedio del alto por el ancho, y la velocidad media como el promedio de las velocidades medias en las verticales. El caudal de cada seccin resulta directamente como el producto del rea y la velocidad media, mientras que el caudal total se calcula como la suma de los caudales entre verticales.

APLICACIN.Este mtodo consiste bsicamente en medir en un rea transversal de la corriente, previamente determinada, las velocidades de flujo con las cuales se puede obtener luego el caudal. El lugar elegido para hacer el aforo o medicin debe cumplir los siguientes requisitos:La seccin transversal debe estar bien definida y que en lo posible no se presente Agradacin o degradacin del lecho. Debe tener fcil acceso. Debe estar en un sitio recto, para evitar las sobre elevaciones y cambios en la profundidad producidos por curvas. El sitio debe estar libre de efectos de controles aguas abajo, que puedan producir remansos que afecten luego los valores obtenidos con la curva de calibracin. En el sitio que se decidi hacer el aforo, se hace un levantamiento topogrfico completo de la seccin transversal, el cual dependiendo de su ancho y profundidad, puede hacerse con una cinta mtrica o con un equipo de topografa.La seccin escogida se divide en tramos iguales. En cada vertical, de las varias en que se divide la seccin, se miden velocidades con el molinete a 0.2, 0.6 y 0.8 de la profundidad total. Cada vertical tiene su respectiva rea de influencia, la cual se determina de la siguiente manera:Una vez conocido el tirante inicial yi, y el final yi+1 del rea de influencia Ai, se determina el tirante promedio:Las verticales deben tener las siguientes caractersticas:El ancho entre ellas (b), no debe ser mayor que 1/15 a 1/20 del ancho total de la seccin.El caudal Qi que pasa por cada rea de influencia Ai, no debe ser mayor que el 10%del caudal total.La diferencia de velocidades entre verticales no debe sobrepasar un 20%.

Construccin de Curvas IDF (Intensidad-Duracin-Frecuencia) en zonas semiridas de Chile CentralRoberto Pizarro T., Alejandro Abarza M., Csar Faras D., Cristin Jordn D. 1RESUMENEste estudio analiza la construccin de las curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia (IDF), en la VII Regin del Maule, Chile, en base al comportamiento de las precipitaciones de 4 estaciones pluviogrficas del Valle Central y de 2 de la Cordillera de los Andes. Estas estaciones son Talca, Pencahue, Melozal, Parral, Colorado y Bullileo, las cuales cuentan con registros cuya antigedad flucta entre los 14 y 17 aos.La metodologa consisti en muestreos sobre los pluviogramas respectivos, con el fin de obtener las intensidades mximas por ao, para las duraciones de 24, 12, 8, 6, 4, 2 y 1 hora. Los datos se llevaron a intensidad horaria y para cada duracin se ajust la funcin de Gumbel, que dio excelentes medidas de bondad de ajuste. Luego, se construyeron las curvas IDF para los perodos de retornos 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 75, y 100 aos. Posteriormente se construyeron tablas de uso prctico para la extrapolacin de las curvas hacia zonas sin pluvigrafos. As, se puede sealar que las curvas IDF obtenidas para las estaciones de la Cordillera de los Andes, con respecto a las del Valle Central, son muy similares, a excepcin de que las ordenadas de intensidad horaria son ms altas en la zona cordillerana andina. Finalmente, en funcin de los resultados obtenidos, se puede recomendar la utilizacin de los 6 modelos ajustados, para su utilizacin y extrapolacin en zonas o estaciones cercanas con regmenes climticos similares.1. INTRODUCCINEsta investigacin pretendi analizar el diseo y construccin de las curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia, (IDF), para la VII Regin del Maule, Chile. Para ello se utilizaron 4 estaciones pluviogrficas distribuidas en el Valle Central y 2 estaciones de la Cordillera de los Andes. El rea de aplicacin de las curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia, (IDF), se caracteriza por presentar una Cordillera de los Andes disminuida en altura, un Valle Central con amplias reas planas y con suaves ondulaciones y una Cordillera de la Costa que va perdiendo altura y que se presenta muy cortada por los valles fluviales.En cuanto a una caracterizacin climtica de la regin, se puede mencionar que las temperaturas promedio oscilan entre los 28C en Enero, hasta los 10C en Julio. Asimismo, el Balance Hdrico de Chile (1987), citado por MOP, DGA (1988), destaca el clima de tipo mediterrneo que impera desde el Aconcagua al Bo-Bo. Adems, explcita que la temperatura media por ejemplo en Talca, es de 14,7C y la precipitacin media es de 735 mm.Con todo lo anterior, la investigacin busco realizar un acabado estudio y anlisis del comportamiento de las precipitaciones de seis estaciones pluviogrficas de la Regin, permitiendo aportar patrones de conducta y la posibilidad de contar con indicadores efectivos y eficientes para el diseo hidrolgico. 2. METODOLOGALa metodologa contempl las siguientes actividades: 2.1 Seleccin de las Estaciones PluviogrficasEn la VII Regin existen 12 estaciones pluviogrficas. De stas, se tomaron como referencia 6 estaciones, seleccionando 4 estaciones para el Valle Central y 2 para la Cordillera de los Andes. Estas estaciones son: Talca; Pencahue; Melozal; Parral; Colorado y Bullileo. En dicha seleccin se tom como criterio el tipo, cantidad y periodicidad de los datos, tomndose como referencia de anlisis el perodo comprendido entre 1982 - 1998. 2.2 Recoleccin de la Informacin Requerida Los datos pluviomtricos e informacin necesaria para el desarrollo de esta investigacin, fueron aportados por la Direccin General de Aguas (DGA), VII Regin y Oficina Central. Los antecedentes facilitados por dicha institucin, fueron las bandas de los pluvigrafos con los registros de las precipitaciones diarias y horarias. 2.3 Seleccin de intensidades mximasEn esta etapa se analizaron las bandas de registro de los pluvigrafos, para lo cual se realizaron diversos muestreos. Se parti con mediciones de 08:00 hr de la maana de un da hasta las 08:00 hr. del da siguiente, para una duracin de 24 horas; luego, fue necesario desplazarse en intervalos de tiempo de forma discreta y estable, utilizando para ello cuas, con el propsito de ir seleccionando para cada ao los valores extremos de precipitacin para tiempos de 1,2,4, 6, 8, 12 y 24 horas, analizndose alrededor de 4900 chubascos diferentes (con un promedio de 50 chubascos por ao) observados entre los aos 1982 y 1998. Posteriormente, se tomaron los valores de cada una de las series y se dividieron por su duracin D en (horas), obtenindose as las intensidades en mm/ hr. Es importante sealar, que el motivo de realizar diversos muestreos fue el hecho de obtener el grfico de las curvas IDF lo ms aproximado al mtodo propuesto por Tmez (1978), procurando evitar sobresaltos o cambios en la tendencia de las curvas. 2.4 Ajuste de los datos con una Funcin de Distribucin de ProbabilidadUna vez calculadas las intensidades mximas horarias de precipitacin para cada estacin y para cada ao, fue necesario asignar a cada duracin de lluvia seleccionada un perodo de retorno, para luego ajustar dichos valores a la Funcin de Distribucin de Probabilidad de valor extremo tipo I como la funcin Gumbel. Esta funcin de distribucin de probabilidad se define en la ecuacin (1) como:; (1) Donde; X es el valor a asumir por la variable aleatoria y , son parmetros a estimar en funcin de los valores de la muestra.Como medida de bondad de ajuste se utiliz el Coeficiente de Determinacin (R), y el Test de Kolmogorov-Smirnov. 2.5 Determinacin de las Curvas IDF para distintos periodos de retornoUna vez hecho el ajuste con la funcin de distribucin de probabilidad de Gumbel, se procedi a graficar la intensidad de precipitacin y la duracin, de modo de obtener los puntos de la curva asociada a un perodo de retorno de 5 aos. Luego, se repiti la misma operacin con el perodo de retorno T= 5, 10,20,30,50,....,100 aos, y para cada una de las estaciones pluviogrficas.2.6 Definicin de Tablas de Uso PrcticoEn esta etapa se procedi a la construccin de tablas, que dan cuenta de la relacin entre la intensidad de precipitacin en 1, 2, 4, 6, 8, 12 hr, y la intensidad de 24 hr, y esto para cada periodo de retorno considerado. Ello, porque la precipitacin de 24 horas es la ms comn de encontrar y estas relaciones permitiran la extrapolacin a zonas sin datos. 2.7 Anlisis EstadsticoUna vez definidas las tablas de uso prctico y diseadas las curvas IDF para cada estacin, se procedi a analizar el comportamiento de las variables involucradas en este estudio, relacionando simultneamente las tres variables en una familia de curvas, de modo de representar la relacin de la intensidad, duracin y la frecuencia no slo en forma grfica, sino que tambin en forma analtica, para lo cual se utiliz la ecuacin (2) propuesta por Aparicio (1997), la cual ha sufrido una pequea modificacin, quedando expresada de la siguiente forma:(2)Donde k, m y n son constantes que se calculan mediante un anlisis de regresin lineal mltiple, donde T es el perodo de retorno en aos, D la duracin en minutos u horas, e I la intensidad de precipitacin en mm/hr.Luego, aplicando los logaritmos a la ecuacin (2) propuesta se pretende llegar a la forma de un modelo de regresin lineal mltiple y cuyo modelo se expresa en la ecuacin (3):(3)Para establecer la calidad de la regresin, se analizaron los supuestos de regresin para la funcin modelada y este anlisis debi probar los supuestos de Normalidad, Homocedasticidad y no-Autocorrelacin. Adems, se utiliz como medida de bondad de ajuste al Coeficiente de Determinacin R2 y la prueba U de Mann Whitney.3. PRESENTACIN DE RESULTADOS3.1 Determinacin de las pruebas de bondad de ajuste.Una vez ajustada la funcin de Gumbel, se determinaron las pruebas de bondad de ajuste, utilizndose como medidas de bondad al test de Kolmogorov-Smirnov y el Coeficiente de Determinacin R2 . Los valores de las pruebas de bondad de ajuste se presentan en las tablas 1 y 2. Tabla 1: Determinacin del nivel de Ajuste del test Kolmogorov - Smirnov para cada estacin y duracin.EstacinDuracinTalcaDc() AjustePencahueDc() AjusteParralDc() AjusteMelozalDc() AjusteBullileo Dc() AjusteColoradoDc() Ajuste

10,124 A0,188 A0,103 A0,160 A0,127 A0,141 A

20,091 A0,118 A0,073 A0,102 A0,094 A0,077 A

40,135 A0,127 A0,115 A0,105 A0,118 A0,126 A

60,111 A0,089 A0,092 A0,120 A0,140 A0,185 A

80,091 A0,109 A0,063 A0,110 A0,175 A0,127 A

120,081 A0,143 A0,141 A0,070 A0,136 A0,134 A

240,112 A0,097 A0,070 A0,061 A0,108 A0,139 A

Dt0,3180,3180,3180,3180,3280,349

A : Es aceptado el modelo, Dc (): Estadstico de Kolmogorov-Smirnov calculado, Dt : Valor de tabla.

Por consiguiente se acepta para todas las estaciones el ajuste del test Kolmogorov-Smirnov, y para cada duracin considerada.Tabla 2: Determinacin del Coef. de Determinacin (R2), para las 6 estaciones.EstacinDuracinTalcaR 2PencahueR 2ParralR 2MelozalR 2ColoradoR2BullileoR2

10,957 0,874 0,978 0,907 0,898 0,938

20,956 0,958 0,981 0,956 0,960 0,969

40,953 0,925 0,954 0,966 0,920 0,947

60,951 0,966 0,969 0,962 0,908 0,920

80,955 0,956 0,981 0,965 0,951 0,874

120,970 0,921 0,958 0,981 0,930 0,929

240,969 0,971 0,974 0,989 0,902 0,962

3.2 Diseo Grfico de las curvas Intensidad-Duracin-Frecuencia para todas las estaciones en estudio

Figura 1 y 2. Curvas IDF para la estacin Parral y estacin Bullileo.

Figura 3 y 4. Curvas IDF para la estacin Colorado y estacin Talca

Figura 5 y 6. Curvas de IDF para la estacin Melozal y estacin Pencahue.

Es importante destacar que los resultados grficos obtenidos, son producto de un intenso muestreo que fue repetido en ms de dos ocasiones, hasta 8 veces, dado que el modelo terico de las curvas, no consegua ser alcanzado.3.3 Determinacin de las tablas de uso PrcticoPara hacer ms adecuado el uso de esta informacin, se entregan las siguientes tablas de uso prctico, que permiten estimar intensidades para distintos perodos de retorno T, en donde el parmetro k calculado, da cuenta de la relacin entre la intensidad horaria y la intensidad de precipitacin en 24 horas para cada perodo de retorno. Estas relaciones permitirn la extrapolacin a zonas o estaciones que carezcan de registros pluvigraficos, de tal forma que si un investigador o un ingeniero, decide utilizar los datos de cualquiera de las 6 estaciones, para extrapolarlas a otra estacin de carcter meramente pluviomtrico, slo debera multiplicar la precipitacin de 24 hr de su estacin, a un determinado perodo de retorno, por el factor k ligado a la nueva duracin horaria. De esta forma las tablas 3, 4, 5, 6, 7 y 8 muestran lo anteriormente dicho.Tabla 3: Determinacin del parmetro k para distintos perodos de retorno y duraciones. Estacin Talca.

Tabla 4: Determinacin del parmetro k para distintos perodos de retorno y duraciones. Estacin Parral.

Tabla 5: Determinacin del parmetro k para distintos perodos de retorno y duraciones. Estacin Pencahue.

Tabla 6: Determinacin del parmetro k para distintos perodos de retorno y duraciones. Estacin Melozal.

Tabla 7: Determinacin del parmetro k para distintos perodos de retorno y duraciones. Estacin Colorado.

Tabla 8: Determinacin del parmetro k para distintos perodos de retorno y duraciones. Estacin Bullileo.

4. RESULTADOS Y ANLISIS ESTADSTICOSOtra forma de desarrollar las curvas IDF es a travs de una forma analtica propuesta por Aparicio (1997). Dicho autor plantea la alternativa de obtener una ecuacin que genere las curvas IDF a travs de un modelo de regresin lineal, de modo de extrapolar la ecuacin generada para cada estacin, a zonas que carezcan de registros pluviogrficos y que se encuentren relativamente cerca. Aparicio plantea el modelo regresin lineal mltiple expresado por la ecuacin (4):(4)Por propia recomendacin del autor y para facilidad de clculo se modific el modelo propuesto, eliminndose la constante c, que corresponde a un parmetro asociado a la duracin y que para este caso tom un valor cero, quedando expresado el modelo segn la ecuacin (5):(5)Es importante destacar que los modelos ajustados para las seis estaciones, cumplieron los supuestos de regresin de Homocedasticidad, no - Autocorrelacin y Normalidad. 4.1 Medidas de bondad de ajusteUna vez ajustados los modelos para cada estacin, se probaron dos medidas de bondad de ajuste; una corresponde a la prueba de U de Mann Whitney, y la otra al coeficiente de determinacin (R2), ambas utilizadas para validar los modelos obtenidos para cada estacin pluviogrfica. Los modelos propuestos para obtener las curvas IDF para cada estacin, as como tambin las pruebas de bondad de ajuste, se dan a conocer en la tabla 9. Tabla 9: Modelos ajustados para cada estacin pluviogrfica.

Donde:I : La intensidad de precipitacin en mm/hr, para una duracin D y un perodo de retorno T.T : Es el perodo de retorno en aos.D: Es la duracin en minutos.U : Corresponde a la prueba de bondad de ajuste U de Mann Whitney para cada modelo seleccionado, con un nivel de confianza del 95%.R2 : Es el coeficiente de Determinacin de cada modelo.5. CONCLUSIONES En funcin de los resultados obtenidos, es posible plantear las siguientes conclusiones:Segn el coeficiente de determinacin R2 y los resultados de la prueba U de Mann Whitney, casi no se manifiestan diferencias entre los modelos ajustados de las estaciones del Valle Central y las estaciones pluviogrficas de la Cordillera de los Andes.Los modelos utilizados para explicar la relacin entre la intensidad, la duracin y la frecuencia, poseen una muy buena calidad de ajuste, lo que asegura una buena estimacin y pronstico de intensidades mximas de precipitacin.En relacin a la construccin de las curvas IDF, se puede concluir que en general no se presentaron grandes problemas en el diseo y construccin de las curvas para las distintas estaciones, salvo en la estacin de Colorado, en la cual fue necesario realizar acabados e intensos muestreos con el objeto de obtener una grfica lo ms cercana al modelo terico.6. RECOMENDACIONESSe recomienda el uso de los modelos ajustados, para cada estacin estudiada. Si para la zona en estudio slo existe informacin pluviomtrica, es decir, duraciones de precipitacin de 24 horas, se debern utilizar las tablas de uso prctico con el parmetro k calculado de la estacin pluviogrfica ms cercana y, mediante esto, estimar la intensidad asociada a duraciones menores de 24 horas y para distintos perodos de retorno, con las debidas precauciones y limitaciones que esta prctica conlleva.Para el empleo de la ecuacin racional, es posible utilizar directamente los valores de intensidad mxima para diversas duraciones temporales y para los distintos perodos de retorno establecidos en las tablas de uso prctico.Es tambin recomendable que este estudio sea complementado y revisado en un plazo mximo de 8 aos, con el fin de aadirle nueva informacin, lo que podra modificar sus resultados.