UNIVERSIDAD DE SAN MARTÍN DE PORRES

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ESCUELA INGENIERÍA CIVIL

SOFTWARE HIDROESTA

TERCER TRABAJO DE HIDROLOGÍA

INTEGRANTE:
DÁVILA MONTEZA, Lizbeth Isamar

Ing. ENRIQUE DANIEL CÁCERES SANTIN

Hidrología

Chiclayo, 14 de octubre del 2014

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CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 3
OBJETIVO ............................................................................................................................... 4
SOFTWARE HIDROESTA ....................................................................................................... 5
I. DESCRIPCIÓN ..................................................................................................................... 5
II. IMPORTANCIA ..................................................................................................................... 5
III. APLICACIONES .................................................................................................................. 6
IV. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Y ESTADÍSTICOS ............................................................... 6
4.1. OPCIONES DEL MENÚ PRINCIPAL .............................................................................. 6
4.2. OPCIONES DE CÁLCULO.............................................................................................. 9
4.2.1. EJEMPLOS APLICATIVOS ...................................................................................... 9
4.2.1.1. PARÁMETROS ESTADÍSTICOS ................................................................. 9
4.2.1.2. PRECIPITACIÓN ....................................................................................... 13
4.2.1.3. CURVAS CARÁCTERÍSTICAS .................................................................. 17
4.2.1.4. AFORO ...................................................................................................... 19
4.2.1.5. CAUDALES MÁXIMOS .............................................................................. 22
CONCLUSIONES................................................................................................................... 26
BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 27

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INTRODUCCIÓN

Los estudios hidrológicos requieren del análisis de cuantiosa información hidrometeorológica;

esta información puede consistir de datos de precipitación, caudales, temperatura, evaporación,
etc.

Los datos recopilados, solo representan una información en bruto, pero si éstos se organizan y
analizan en forma adecuada, proporcionan al hidrólogo una herramienta de gran utilidad, que
le permite tomar decisiones en el diseño de estructuras hidráulicas.

Para realizar los cálculos, los hidrólogos tienen que enfrentarse a una serie de problemas,
debido a que:

- El procesamiento de la información que se tienen que realizar son bastante laboriosos.

- Las ecuaciones que se tienen que solucionar, en la mayoría de los casos son muy complejas,
y para su solución se requiere del uso de métodos numéricos.
- Las simulaciones que se realizan manualmente consumen mucho tiempo, debido a los
cálculos que se requieren.

Por lo laborioso del proceso de la información y de los cálculos se puede incurrir en errores, por
lo que se requiere de un software que brinde al hidrólogo de una herramienta que le permita
simplificar todos estos procesos, e inclusive permitirle simular sus resultados, permitiendo con
esto optimizar su diseño.

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OBJETIVO

- Proporcionar información sobre los conocimientos básicos para la utilización de

HidroEsta en la solución de los problemas de diseño hidrológico.

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I. DESCRIPCIÓN

HidroEsta, es una herramienta computacional utilizando Visual Basic, para cálculos

hidrológicos y estadísticos aplicados a la Hidrología. Este software facilita y simplifica los
cálculos laboriosos, y el proceso del análisis de la abundante información que se deben
realizar en los estudios hidrológicos.

Este software es desarrollado en la Escuela de Ingeniería Agrícola del Instituto Tecnológico

de Costa Rica tiene como representante al Ing. Máximo Villón Béjar.

La solución a estos problemas requiere de cálculos mediante el uso de métodos numéricos,

y desarrollo de series, por lo que en la investigación se probaron diferentes métodos
numéricos para la solución de las ecuaciones, seleccionándose el más adecuado para cada
situación.

La aplicación, proporciona una ayuda para que el usuario pueda usar sin ninguna dificultad
el software, y también donde se da explicación de los conceptos y ecuaciones utilizadas.

Con HidroEsta, es posible almacenar la información de entrada en archivos, a fin de repetir

los cálculos las veces que se desee. Los datos procesados y resultados obtenidos, se
almacenan en archivos de textos en formato .RTF, de donde se puede agregar a un
documento .DOC cuando se quiera elaborar un informe.

II. IMPORTANCIA

HidroEsta representa una contribución para simplificar los estudios hidrológicos, es

importante porque:
- Proporciona una herramienta novedosa y fácil de utilizar para los especialistas que
trabajen en el campo de los estudios hidrológicos.
- Permite cálculos estadísticos con mucha información para el uso en hidrología y cálculos
hidrológicos en general.
- Permite simplificar el proceso de la abundante información y los cálculos laboriosos.
- Permite a partir de la información proporcionada, simular los parámetros de diseño de las
estructuras a construir.
- Reduce enormemente el tiempo de cálculo.
- Permite obtener un diseño óptimo y económico

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III. APLICACIONES

El sistema permite resolver los problemas más frecuentes que se presentan en los cálculos
hidrológicos, los cuales son:
- Permite calcular los parámetros estadísticos, para los datos agrupados y no agrupados,
tanto con los momentos ordinarios como con momentos lineales (L- Moments).
- Permite cálculos de la evapotranspiración con los métodos de Thorthwaite, Blaney–
Criddle, Penman, Hargreaves y cálculo del balance hídrico.
- Permite el cálculo de caudales máximos, con métodos empíricos (racional y Mac Math) y
estadístico (Gumbel y Nash).
- Permite realizar el análisis de tormentas y calcular las intensidades máximas, a partir de
datos de pluviogramas, así como la intensidad máxima de diseño para una duración y
periodo de retorno dado, a partir de registro de intensidades máximas.
- Permite los cálculos de aforos realizados con molinetes o correntómetros.
- Permite el cálculo de la precipitación promedio por los métodos promedio por los métodos
promedio aritmético,polígono de Thiessen e isoyetas.
- Si la serie de datos, se ajusta a una distribución, permite calcular por ejemplo caudales o
precipitaciones de diseño, con un periodo de retorno dado o con una determinada
probabilidad de ocurrencia.

IV. CÁLCULOS HIDROLÓGICOS Y ESTADÍSTICOS

4.1. OPCIONES DEL MENÚ PRINCIPAL

El sistema HidroEsta, tiene un Menú Principal, el cual permite al usuario elegir la opción
deseada según el cálculo que tenga que realizar.

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 PARAMETROS ESTADÍSTICOS

Permite el cálculo de los parámetros estadísticos, para datos agrupados y no agrupados,

tanto con los momentos tradicionales como con momentos lineales (L-moments).

 REGRESIÓN
Permite el cálculo de las ecuaciones de regresión lineal, no lineal, simple y múltiple así
como la regresión polinomial.

 DISTRIBUCIONES
Permite evaluar si una serie de datos se ajustan a una serie de distribuciones: Normal,
log-normal con 2 y 3 parámetros, gamma con 2 y 3parámetros, log-Pearson tipo III,
Gumbel y log-Gumbel, tanto con momentos ordinarios, como con momentos lineales. Si
la serie de datos se ajusta a una distribución, permite calcular por ejemplo caudales o
precipitaciones de diseño, con un período de retorno dado o con una determinada
probabilidad de ocurrencia

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 CURVAS CARACTERÍSTICAS
Permite calcular a partir de la curva de variación estacional ola curva de duración, eventos
de diseño con determinada probabilidad de ocurrencia.

 PRECIPITACIÓN
Permite realizar el análisis de una tormenta y calcular intensidades máximas, a partir de
datos de pluviogramas, así como la intensidad máxima de diseño para una duración y
periodo de retorno dado, a partir del registro de intensidades máximas. También permite
el cálculo de la precipitación promedio por los métodos promedio aritmético, polígono de
Thiessen e isoyetas

 AFORO
Permite los cálculos de aforos realizados con molinetes o correntómetros.

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 CAUDALES MÁXIMOS
Permite el cálculo de caudales máximos, con métodos empíricos (racional y Mac Math) y
estadísticos (Gumbel y Nash)

 EVAPOTRANSPIRACIÓN
Permite cálculos de la evapotranspiración con los métodos de Thorthwaite, Blaney-
Criddle, Penman, Hargreaves y cálculo del balance hídrico

 AYUDA
Permite que el usuario pueda utilizar la aplicación y pueda consultar las ecuaciones que
se utilizan en los cálculos.

4.2. OPCIONES DE CÁLCULO

4.2.1. EJEMPLOS APLICATIVOS

A continuación ejemplos con algunos comandos del programa HidroEsta

4.2.1.1. PARÁMETROS ESTADÍSTICOS

El hidrólogo generalmente tendrá disponible un registro de datos hidrometeorológicos

(precipitación, caudales, evapotranspiración, temperaturas, etc.) a través de su
conocimiento del problema físico, escogerá un modelo probabilístico a usar, que
represente en forma satisfactoria el comportamiento de la variable. Para utilizar estos
modelos probabilísticos, se deben calcular sus parámetros estadísticos y realizar la
prueba de bondad de ajuste. Dentro de estos parámetros estadísticos calculados por
los momentos ordinarios, se tiene:

- Media
- Rango

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- Desviación estándar
- Varianza
- Coeficiente de variación
- Coeficiente de sesgo
- Coeficiente de curtosi

También estos parámetros estadísticos se pueden calcular utilizando los momentos

lineales (L-moments). Los cálculos son dependiendo de si los datos son datos
agrupados o no agrupados

(a) Datos no agrupados

En este caso los datos son datos no muy detallados o en bruto como se dice (es
decir, no se presentan clasificados) estos no son necesarios clasificarlos ni generar
una tabla de frecuentas, ya que no tiene “mucho sentido”. Debido a que estos
elementos son de menor cantidad (generalmente son menores a 20 elementos).

 Solución: De los datos presentados si se quiere hacer un análisis de datos no

agrupados tomaremos el promedio de las precipitaciones mensuales de todos
los años desde 1914 hasta el 2009.

▫ Para empezar a usar el software, ejecutamos dando doble clic en el

ícono. Aparecerá el menú principal

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▫ Seleccionamos la opción deseada (En este caso Parámetros Estadísticos/Datos

no agrupados)

▫ Una vez abierta esta ventana se procederá a ingresar datos, uno por uno. (Máximo
20 datos)

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▫ Damos clic en ordenar y luego calcular e instantáneamente el

programa te dará los resultados que presentaremos a continuación.

▫ Generamos un reporte dando clic en este icono

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4.2.1.2. PRECIPITACIÓN

(a) Promedio Aritmético

 En la zona ‘X’ se tiene una cuenca con 7 estaciones, ubicadas dentro de la

cuenca, se ha medido la precipitación anual cuya información se indica en la
tabla.

ESTACIÓN PRECIPITACION (mm)

1 15
2 10
3 14
4 12
5 19
6 25
7 16

▫ En la barra de Menú Principal, hacer clic en la opción Precipitación/Promedio

aritmético

▫ Aparecerá la siguiente ventana, donde ingresaremos los datos.

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▫ Hacer clic en Calcular (Aparecerá la precipitación)

▫ Generamos la información dando clic en este icono Reporte.

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(b) Polígono de Thiessen

 En la zona ‘X’ se tiene una cuenca con 7 estaciones, ubicadas dentro de la

cuenca, se ha medido la precipitación anual cuya información se indica en la
tabla.

ÁREA DE
ESTACIÓN PRECIPITACION (mm) INFLUENCIA
(km2)
1 15 4820
2 10 1310
3 14 2725
4 12 3913
5 19 3150
6 25 1397
7 16 2887

▫ En la barra de Menú Principal, hacer clic en la opción Precipitación/Polígono

de Thiessen

▫ En la siguiente ventana ingresamos los datos

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▫ Hacer clic en Calcular

▫ Generamos el resultado, dando clic en Reporte

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4.2.1.3. CURVAS CARÁCTERÍSTICAS

 Se tiene el registro de precipitaciones mensuales en mm, de la estación Zamorano

en Honduras, para los años 1994 – 2003, las mismas que se muestran en la tabla.
Utilizando el proceso de curva de variación estacional, hallar las precipitaciones
que se presentan con probabilidades de 70%, 80%, 85%, 90%, 95% para cada
uno de los meses de año.

AÑO Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
1994 6 25 6 21 93 268 173 182 215 59 63 8
1995 5 2 73 19 212 190 127 93 191 102 42 15
1996 10 8 59 84 100 200 107 129 189 187 20 10
1997 21 7 1 4 7 216 159 102 165 39 28 1
1998 20 4 54 5 252 161 81 118 141 107 48 33
1999 9 58 1 48 303 280 139 313 334 289 51 13
2000 8 8 2 1 165 124 210 193 245 127 39 5
2001 13 3 2 1 200 76 113 148 185 203 25 34
2002 22 5 8 7 168 103 99 102 91 109 35 20
2003 31 6 15 13 137 128 66 134 138 342 44 61

▫ En la barra de Menú Principal, hacer clic en la opción Curvas caracteristicas/Curva

de cariación estacional.

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▫ Aparecerá la siguiente ventana, donde ingresaremos los datos del problema

▫ Una vez ingresada la serie de datos, hacer clic en la opcion de Calcular y luego en
la opción Graficar, se obtienen los resultados.

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▫ Generamos la información dando clic en este icono Reporte.

4.2.1.4. AFORO

(a) Aforo correntómetro

Esta opción permite el cálculo del caudal que transporta un cauce. Aforado con un
correntómetro o molinete, utilizado el método del área y velocidad promedio.

 Se realizó el aforo de un río, de 7.5 m de ancho. Para el aforo se dividió la

sección en tramos de un metro, excepto el último tramo de 0.5 m y en cada
punto se midió la velocidad a 0.6 de la profundidad con respecto a la
superficie, los resultados obtenido se muestran en la tabla. Calcular el caudal.

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DISTANCIA PROFUNDIDAD VELOCIDAD

L (m) h (m) v (m/s)

Margen
0.5 0
izquierdo
1 0.63 1.379
2 0.78 1.78
3 0.86 1.832
4 0.84 1.685
5 0.89 1.641
6 0.68 1.262
7 0.7 1.945
7.5 0 0

▫ Utilizando la opción Caudales/Correntómetro. Ingresar los datos

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▫ Hacer clic en la opcion de Calcular.

▫ Generamos la información dando clic en este icono Reporte.

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4.2.1.5. CAUDALES MÁXIMOS

(a) Método Racional

Permite estimar el caudal máximo que se espera en una cuenca.

 En una zona de Limón una compañía bananera cuenta con 150 Has. En ella el
45% del área es una zona de bosque, que tiene una pendiente promedio del 8%
y una textura franco limosa. El resto del área está sembrada de banano y tiene
una pendiente promedio del 4%. El 30% del área sembrada tiene una textura
franco arenosa y el resto es arcilloso. La distancia que existe desde el punto más
alejado del área, al punto donde se desea evacuar el agua es de 1650 m, con un
desnivel de 12 m. Con los datos anteriores indicar cuál será el caudal máximo.
Periodo de retorno de 10 años.

De acuerdo a los datos, se tiene el resumen que se presenta en la siguiente tabla:

Área Pendiente
Cobertura Textura
(Has) (%)
67.5 Bosque 8 Franco – Limosa
24.75 Banano 4 Franco - Arenosa
57.75 Banano 4 Arcillosa

▫ En la barra de Menú Principal, hacer clic en la opción Caudales

máximos/Racional

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▫ Ingresamos los datos

▫ Una vez ingresado todos los datos, calculamos es C (Clic en el botón Cp

Cponderado)

▫ Para el cálculo de la Intensidad máxima ir a la pestaña Cálculo de I, ingresamos

los datos y hacemos clic en el botón Imax.

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▫ Ahora ya en la pestaña Cálculo de Q (los datos obtenidos en las 2 pestañas

anteriores, aparecen en esta ventana)

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▫ Hacemos clic en la opción de Calcular, y aparece el Caudal Máximo.

▫ Generamos la información dando clic en este icono Reporte.

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CONCLUSIONES

 Los resultados computacionales obtenidos con la aplicación son, en todos los casos, más
aproximados que los obtenidos con los nomogramas.

 HidroEsta representa una contribución para simplificar los estudios hidrológicos.

 El producto del trabajo proporciona al ingeniero civil, agrícola, agrónomo, hidrólogos y otros
especialistas que trabajen en este campo, una herramienta que permite realizar cálculos,
simulaciones rápidas, y determinar los caudales o precipitaciones de diseño.

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BIBLIOGRAFÍA

- (s.f.). Obtenido de https://es.scribd.com/doc/101133197/Trabajo-Hidroesta-Final

- (s.f.). Obtenido de http://www.tec-
digital.itcr.ac.cr/revistamatematica/ARTICULOS_V12_N2_2012/RevistaDigital_MVillon_V
12_N2_2012/index.html
- (s.f.). Obtenido de http://civilgeeks.com/2012/08/10/programa-para-calculos-hidrologicos-
hidroesta/
- (s.f.). Obtenido de http://www.tec-
digital.itcr.ac.cr/servicios/ojs/index.php/tec_marcha/article/viewFile/211/209
- (s.f.). Obtenido de http://www.tec-
digital.itcr.ac.cr/servicios/ojs/index.php/tec_marcha/article/viewFile/211/209
- (s.f.). Obtenido de https://es.scribd.com/doc/152099458/HIDROESTA
- (s.f.). Obtenido de https://es.scribd.com/doc/240179596/Hidroesta-2-Arequipa-Peru-2014-
1
- http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/publicacionez/hidroesta.pdf. (s.f.).
- Programa HidroEsta. (s.f.).
- Villón Béjar, M. (s.f.). HidroEsta, Manual del usuario.

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