topografia

CÁLCULO DE GASTO O CAUDAL

I.

ESCURRIMIENTO SUPERFICIAL

La estimación de indicadores de escurrimiento superficial en condiciones naturales es demasiado
compleja, debido a que intervienen diversos factores como son: tipos de suelos y rocas, relieve,
pendientes, vegetación, área de captación o cuenca, longitud del cauce principal, precipitacióntiempo, condiciones y dimensiones del cauce,que por tratarse de condiciones naturales estos
factores presentan variaciones a lo largo de éste, entre otras variabilidades.
Es por ello que para el cálculo de los diversos indicadores se debe hacer una planeación del
escurrimiento por analizar y determinarlos en algunos de los casos, agrupando secciones que reúnan
un cierto comportamiento en común.
Este documento tiene como objetivo darlos conocimientos básicos para el cálculo de caudales y las
variables más importantes que afectan los escurrimientos superficiales como el coeficiente de
escurrimiento, el tiempo de concentración y la intensidad promedio de la lluvia.

II.

DETERMINACIÓN DE CAUDALES.

Para determinar el gasto o caudal que llega al punto "a", bajo la lluvia máxima que se presenta con
una frecuencia dada,apreciaremos lo siguiente:

a
Durante los primeros minutos de la lluvia, la intensidad de ésta es muy alta, pero como el tiempo es
corto, no se ha alcanzado a drenar toda la cuenca, por lo que el gasto que pasa por el punto ¨a ¨ no
es muy grande.

A medida que transcurre el tiempo, la cuenca comienza a aportar más agua por efecto de que es
mayor el área que se drena, pero por otro lado laintensidad de la lluvia va disminuyendo poco a
poco.
El valor numérico del gasto o caudal se determina mediante el método racional: 1
Ecuación 1

Donde:
Q: es el caudal en metros cúbicos por segundo,
I : es la intensidad en milímetros por hora,
A : es la superficie de la cuenca en hectáreas,
C : es un coeficiente de escorrentía sin dimensiones.

Tiempo de concentración (Tc)2
Sigraficamos el gasto que pasa por el punto ¨a¨ en función del tiempo de duración de la lluvia,
obtendremos una figura de la siguiente naturaleza:

El tiempo T1, correspondiente al gasto máximo y es el tiempo mínimo en el cual se drena toda la
cuenca. Valor que coincide con el tiempo de concentración Tc.
Por lo tanto, el tiempo de concentración de la lluvia (Tc) es el valor que se emplea como (t) en laecuación 2, para la obtención de la intensidad promedio para de la lluvia de MÁXIMA intensidad.
1

Fórmula expuesta en el documento “Medición sobre el Terreno de la Erosión del Suelo y de la Escorrentía” – Boletín de
Suelos de la FAO -68, Autor.- N.W. Hudson Silsoe Associates.

2

Manual para Diseño de Redes de Drenaje Pluvial - Ing. Raúl Cadena Cepeda 1998

2

Este parámetro serefiere al tiempo que tarda el agua en su recorrido entre dos puntos determinados,
los cuales son: el extremo superior de la cuenca y el punto donde se mide el gasto pluvial. Si
consideramos la cuenca que muestra la siguiente figura:

El tiempo de concentración se refiere al lapso que transcurre para que el agua de lluvia, transite
desde el punto A al punto B.
Para el caso de escurrimientosuperficial, se obtiene mediante la fórmula de Kirpich.3
Ecuación 2

 L 
Tc = 0.0663

 P

0.77

Donde:
Tc = El tiempo de escurrimiento en horas.
L = Longitud de la cuenca en su cañada principal, en metros.
P = Pendiente promedio de la cuenca, a lo largo de su cañada principal, en valor absoluto.

3

Fórmula expuesta en el libro “Introducción a la Hidrología Superficial” del Dr.Sergio Ignacio Martínez Mtz.

3

Intensidad de lluvia promedio 4
Si nos paramos un momento bajo la lluvia, y ponemos una probeta frente a nosotros, notaremos que
ésta se llena de agua. La cantidad que se almacena en ella, depende del tiempo que la tengamos
bajo la lluvia.
Si el recipiente tiene una entrada de un centímetro cuadrado, el volumen recolectado es
cm2, lo que nos proporciona...