Algo pasa con la nueva Norma 5.2-IC

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  • Algo pasa nueva Norma 5.2-IC

Sobre el blog

Jordi Oliveras
Ingeniero Técnico de Obras Públicas. Consultor en ingeniería hidráulica y formador. Emprendedor 2.0. Creador y Webmaster del portal HidrojING, consultoría, formación y recursos en Ingeniería Hidráulica e hidrología y blog temático.
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Desde el pasado mes de febrero está en vigor una nueva actualización de la Norma 5.2-IC de Drenaje Superficial de la Instrucción de Carreteras, la Norma que rige el cálculo de los caudales de avenida y el diseño de las obras de drenaje que deben dar continuidad al flujo en aquellas infraestructuras viarias que interfieren con el espacio fluvial.

La nueva Norma viene cargada de novedades en lo que a la determinación de caudales punta se refiere, ya que se revisan las expresiones y metodologías de la obtención de las intensidades de precipitación así como de los coeficientes de escorrentía... si quieres saber algo más acerca de estas novedades, te recomiendo que visites este post en el que explico con detalle en qué consiste ese proceso de cálculo.

Pero cuando en una Norma se efectúa una renovación tan importante, no está de más contrastar qué repercusiones implica... y esto es lo que he querido plasmar en este post: una comparativa entre la antigua versión y la nueva versión de la Norma 5.2-IC, contrastando los resultados de caudales de avenida obtenidos... y la verdad es que algunas conclusiones son sorprendentes...

Datos de partida

Como si de un anejo de cálculo hidrológico se tratara, es pertinente comenzar con los datos de partida para proceder al estudio... Por un lado datos morfológicos de la Cuenca y por otro datos de precipitación. Tomaré una cuenca con los siguientes datos morfológicos:

Estos datos morfológicos permiten de entrada obtener ya las primeras variables morfológicas de la cuenca: tiempo de concentración tc, Coeficiente de Distribución Temporal Kt y factor reductor de precipitación KA

En lo referente a la precipitación, y como en la nueva Norma 5.2-IC se indica en el apartado de cálculo de intensidades la necesidad de contar con curvas IDF, he empleado como referencia la “Estimación de la Intensidad Máxima para una duración y periodo de retorno determinados en la España Peninsular mediante la Aplicación Informática MAXIN” de Leticia Salas Regalado y Leticia Carrero Díez.

Los parámetros que caracterizan la precipitación se toman de dos localizaciones distintas: una ubicada en una de las regiones que la nueva Norma 5.2-IC define como levante peninsular y otra fuera de ese levante peninsular.

El estudio se centra en un periodo de retorno de 100 años, pero se ha tomado para la cuenca del levante peninsular los datos de precipitación para 10 años y 100 años de periodo de retorno... la razón está en la propia Norma, y luego ya la comentaré.... Ahora que ya se dispone de los datos, toca seguir adelante con el cálculo.

Caracterización hidrogeológica

Para proseguir, se establece una caracterización hidrogeológica de la cuenca según lo que se indica en las dos versiones de la Norma, la anterior y la actualmente vigente, tanto para la cuenca no levantina como la levantina.

En la antigua Norma 5.2-IC esta caracterización era mucho más directa, ya que tomando el dato de umbral de escorrentía P0, el factor de índice de torrencialidad I1/Id y el coeficiente de umbral de escorrentía β se obtenían los valores corregidos de la precipitación máxima diaria P'd y el umbral de escorrentía corregido Pi0.

En la versión vigente de la Norma se establece una nueva metodología de evaluación de las intensidades de precipitación a partir del factor Fint, y el coeficiente de umbral de escorrentía ha visto modificada su valorización al introducir una regionalización peninsular que tiende a reducir sus valores. De este modo se obtienen unos valores de I(T,t) y P0 que inducen a mayores valores de intensidad (alrededor de 1'5 veces más) y de umbral de escorrentía a considerar (prácticamente los divide por la mitad).

Con estas modificaciones, parece evidente que con la nueva Norma se obtendrán unos caudales mayores que con la antigua Norma... ¿pero hasta qué punto mayores?

Los caudales resultantes con la nueva Norma 5.2-IC

Y llegamos al final del camino... que no al final de post, ya lo verás.

Ahora que ya se ha obtenido la caracterización hidrogeológica de la cuenca, la obtención de los caudales resultantes no tiene más misterio que aplicar la fórmula del método racional de Témez... Y de este modo, resulta lo siguiente.

En la cuenca no levantina:

Se observa cómo, efectivamente, en la nueva Norma tanto la intensidad como el coeficiente de escorrentía se multiplican por 1'5... El resultado es un caudal final un 130% superior (o lo que es lo mismo, 2'3 veces mayor) respecto del obtenido en la anterior Norma.[/one_half_last]

En el caso de la cuenca levantina...

Aquí la diferencia se dispara... Según la nueva Norma, si en las cuencas ubicadas en las regiones levantinas (regiones 72, 821 y 822), cuando en estudios para periodos de retorno mayores a 25 años no se dispone de información sobre avenidas históricas o grandes eventos de precipitación que puedan tratarse mediante métodos estadísticos o modelos hidrológicos, se debe calcular el caudal para 10 años de periodo de retorno y aplicarle a este caudal unos parámetros que permiten obtener caudales aproximados y generalmente conservadores[/one_half_last]

Esto es curioso, porque los valores de intensidades de la “Estimación de la Intensidad Máxima para una duración y periodo de retorno determinados en la España Peninsular mediante la Aplicación Informática MAXIN” de Leticia Salas Regalado y Leticia Carrero Díez ya se efectuó un análisis de inensidades a partir de datos de estaciones con y sin pluviómetros...

Sea como fuere, si la cuenca de estudio se emplaza en las regiones 72, 821 y 822, el caudal obtenido por la metodología de la nueva Norma en este ejemplo es 5'7 veces mayor que la que se obtiene a partir de la antigua Norma... ¡¡¡un 470% más!!!

Es cierto que la Norma vigente ya indica que mediante esta estimación se obtienen caudales aproximados y generalmente conservadores... pero ¿tan conservadores? No sé, no sé...

¿Y si vamos marcha atrás?

Esta incidencia que se da en las cuencas ubicadas en las regiones levantinas llegó a mi conocimiento a partir de Salvador Marcilla, un ingeniero de drenaje seguidor del blog, y al cual agradezco que compartiera la información conmigo... y así poder compartirla yo también.

Me contó Salvador que habían efectuado un pequeño cálculo, pero yendo al revés... es decir, el objetivo es conocer qué lluvia causaría ese caudal milenario aplicando el procedimiento de la nueva Norma pero sin considerar esos parámetros φ y λ... Como al fin y al cabo, tanto el coeficiente de escorrentía como la intensidad dependen de un valor Pd...

Para ello se toma como hipótesis que el factor corrector β de umbral de escorrentía, que va en función del periodo de retorno y que para las regiones levantinas no tiene valor definido para periodos de retorno de 100 y 500 años (por eso se estima con los parámetros anteriores) toma el valor de la región colindante por el oeste... podría tomar como valor de Po final el mismo que Pio, que aún daría valores de precipitación mayores... pero he querido aumentarlo un poquitín, y tomo como valor 1'07.

Con esta hipótesis, he realizado dos cálculos...

Por un lado, siguiendo el proceso de cálculo que indica la nueva Norma 5.2-IC, he obtenido el caudal que se obtendría sin la estimación a partir de QT10... obteniendo entonces un caudal que, siendo mayor, se mueve en consonancia con el incremento que se da en la cuenca no levantina, aumentando un 73%.

Pero lo realmente significativo sucede si se estima la precipitación que produciría el caudal de avenida de 1.046m3/s... Debería llover 631mm con una intensidad de precipitación de 116'9mm/h, y el coeficiente de escorrentía que produciría ese caudal debería ser de 0'87, es decir, que la cuenca estuviera casi impermeabilizada por completo...

La verdad es que el resultado es cuánto menos sorprendente... y lo curioso es que cuanto más pequeña y llana es la cuenca de aportación, esta circunstancia se acentúa... y como muestra el caso de estudio real que me expuso Salvador:

La caracterización ofrece como resultado que el umbral de escorrentía a considerar en el cálculo se reduce hasta la mitad, aunque la intensidad de precipitación también se incrementa, pero en menor proporción...

Pero cuando se llega a la obtención de los caudales de avenida, la sorpresa es mayúscula:

Si se sigue la metodología de aplicación de parámetros φ y λ, el caudal se incrementa un 4.260%, multiplicándose por 43'6 con respecto al caudal que se obtenía en la anterior Norma... pero si se revisa la marcha atrás, se queda uno ojiplático...

Siguiendo una metodología para T100 sin parámetros φ y λ, el caudal se incrementa cerca de un 200%... pero si se estima la precipitación que produciría ese caudal, equivale a una precipitación en ciudad de 1.698mm con una intensidad de 1.051mm/h...

Si tenemos en cuenta que la mayor precipitación diaria registrada en todo el mundo es de 1870mm [Cilaos (Reunión), 15-16/03/1952] y que la máxima precipitación diaria histórica registrada en España corresponde al episodio lluvioso de noviembre de 1987 (que afectó especialmente a la costa levantina) y tuvo su máximo en los 817 mm de Oliva (Valencia), que es la mitad de lo obtenido en la anterior estimación (para T100 años)... pues de buenas a primeras algo no cuadra.

¿Y entonces?

Bueno... me consta que se ha consultado al CEDEX y a la DGC sobre el tema... por un lado comentan que analizarán qué ocurre y por el otro que si la Norma dice esto... pues dice esto...

Es cierto que la Norma indica que la estimación de caudales de avenida en levante por el método de parámetros φ y λ debe aplicarse si no se dispone de información sobre avenidas históricas o grandes eventos de precipitación que puedan tratarse mediante métodos estadísticos o modelos hidrológicos... Pero depende de que casos no es posible disponer de datos (o lo recursos disponibles no lo permiten), por otro para cuencas pequeñas no parece rentable tirar de modelizaciones hidrológicas...

Y es precisamente en el drenaje de carreteras, para la cual está pensada la Norma (aunque la extrapolemos, correcta o incorrectamente, para otros casos) la que mayor número de pequeñas cuencas necesita caracterizar... y quizá salgan unas obras de drenaje un pelín grandes...

Sobre todo esto dejo el debate abierto... me encantaría poder contar con tus impresiones, reflexiones e inquietudes... aprovecha el apartado de Comentarios que hay un poco más abajo para aportar tu gota de agua al debate...

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